常綠多年生附生草本，假鱗莖粗壯，屬合軸性蘭花。假鱗莖上通常有12～14節（不同品種有差異），每個節上均有隱芽。芽的大小因節位而異，1～4節的芽較大，第4節以上的芽比較小，質量差（盧思聰，2004）。隱芽依據植株年齡和環境條件不同可以形成花芽或葉芽。葉片2列，長披針形，葉片長度、寬度不同品種差異很大。葉色受光照強弱影響很大，可由黃綠色至深綠色。大花蕙蘭的根系發達，根多為圓柱狀，肉質，粗壯肥大。大都呈灰白色，無主根與側根之分，前端有明顯的根冠。內部結構為典型的單子葉植物構造，其皮層較為發達，有防止根系干燥的功能。大花蕙蘭花序較長，小花數一般大于10朵，品種之間有較大差異（衣彩潔等，2003；陳璋，2004）。花被片6，外輪3枚為萼片，花瓣狀。內輪為花瓣，下方的花瓣特化為唇瓣。大花蕙蘭果實為蒴果，其形狀、大小等常因親本或原生種不同而有較大的差異。其種子十分細小，種子內的胚通常發育不完全，且幾乎無胚乳，在自然條件下很難萌發（盧思聰，1994；陳璋，2004）。其中綠色品種多帶香味。花大型，直徑6厘米～10厘米，花色有白、黃、綠、紫紅或帶有紫褐色斑紋。