黑毛石斛,茎圆柱形,有时肿大呈纺锤形,长达20厘米,粗4-6毫米,不分枝,具数节,节间长2-3厘米,干后金黄色。
叶数枚,通常互生于茎的上部,革质,长圆形,长7-9.5厘米,宽1-2厘米,先端钝并且不等侧2裂,基部下延为抱茎的鞘,密被黑色粗毛,尤其叶鞘。
总状花序出自具叶的茎端,具1-2朵花;
花序柄长5-10毫米,基部被3-4枚短的鞘;
花苞片纸质,卵形,长约5毫米,先端急尖;
花开展,萼片和花瓣淡黄色或白色,相似,近等大,狭卵状长圆形,长2.5-3.4厘米,宽6-9毫米,先端渐尖,具5条脉;
中萼片的中肋在背面具矮的狭翅;
侧萼片与中萼片近等大,但基部歪斜,具5条脉,在背面的中肋具矮的狭翅;
萼囊劲直,角状,长1.5-2厘米;
唇瓣淡黄色或白色,带橘红色的唇盘,长约2.5厘米,3裂;
侧裂片围抱蕊柱,近倒卵形,前端边缘稍波状;
中裂片近圆形或宽椭圆形,先端锐尖,边缘波状;
唇盘沿脉纹疏生粗短的流苏;
蕊柱长约6毫米;
药帽短圆锥形,前端边缘密生短髯毛。
花期4-5月。