二色金石斛，根状茎匍匐，粗壮，粗5-7毫米，具长3-6毫米的节间，每3-4个节间发出1个茎。
茎下垂或斜出，金黄色，通常分枝；
第一级分枝之下的茎长4-11厘米，粗3-7毫米，由基部向上稍变粗，具2-4个节间，当年生的新枝侧生于去年生的顶端一侧或假鳞茎的基侧旁。
假鳞茎金黄色，稍扁的纺锤形，长3.5-5厘米，粗13-17毫米，具1个节间，顶生1枚叶。
叶革质，椭圆状披针形，长12.5-13.5厘米，宽17-23毫米，先端近锐尖而微2裂，具多数两面隆起的平行脉。
花序出自叶腋或叶基部的远轴面一侧，具1-5朵花；
花序柄很短，长2-4毫米，被覆数枚丛生的鳞片状鞘；
花梗和子房淡黄色，长约5毫米；
花质地薄，仅开放半天，随后凋谢；
中萼片乳白色，中部以下密布许多紫红色小斑点，长圆形，长12-15毫米，宽4-5毫米，稍凹的，先端锐尖，具5-6条主脉和多数横脉以及支脉；
侧萼片乳白色带紫红色斑点，长圆状披针形，与中萼片相似，基部较宽而歪斜；
萼囊淡黄色，几与子房交成直角，长约5毫米，末端钝；
花瓣乳白色，长圆形，长10毫米，宽3毫米，先端锐尖，具3条主脉和多数横脉以及支脉；
唇瓣白色，整体轮廓为倒卵形，基部楔形，长1.2厘米，3裂；
两侧裂片（后唇）近直立，卵状三角形，长8毫米，宽约3毫米，先端稍钝；
中裂片（前唇）从基部向先端扩大，先端呈V字形2裂；
裂片近扇形，直立，基部两侧边缘褶皱状；
唇盘从唇瓣后唇基部沿前唇（中裂片）基部两侧边缘至中部具2条褶脊；
褶脊在上缘黄绿色，下缘紫红色，在后唇平直而光滑，到达前唇上面呈小鸡冠状褶皱；
蕊柱粗短，前面两侧和基部紫色，长3毫米；
蕊柱足向前伸，长6毫米；
药帽前端平截，其边缘具细齿。
花期6-7月。
