细天麻，植株高10-60厘米；
根状茎略肥厚，多少块茎状，近圆柱形，长3-10厘米，直径3-20毫米，肉质，棕褐色。
茎直立，淡黄色，无绿叶，下部疏生数枚鳞片状鞘。
总状花序长6厘米或更长，通常具5-20朵花；
花苞片卵形或椭圆形，长2-4毫米；
花梗和子房长8-20毫米，花后花梗可延长1倍；
花多少下垂，浅棕色；
萼片和花瓣合生成的花被筒近圆筒状钟形，上部略宽于下部，顶端具5枚裂片，但前方亦即两枚侧萼片合生处的裂口较深，深达筒长度的1/4-1/3，筒的基部向前方凸出；
外轮裂片（萼片离生部分）较大，中央的1枚最大；
内轮裂片（花瓣离生部分）明显小于外轮裂片；
唇瓣基部有爪，上部卵状三角形，边缘波状，上面有纵脊和极小的乳头状突起；
爪上有2枚近球形的胼胝体；
蕊柱长约5毫米，两侧有翅，顶端有一对臂状物。
花期5-6月。