变色鸢尾是多年生草本植物，植株基部生有少量毛发状的老叶残留纤维。根状茎圆柱形，斜伸，具明显的环节，外包有棕褐色老叶残留的纤维。叶两面略带灰白色，剑形，长40-60厘米，宽1.3-1.8厘米，无明显的中脉。
花茎高45-60厘米，直径约6毫米，上部常有2-3个分枝，分枝长10-14厘米；苞片3-4枚，披针形或狭披针形，长4-8厘米，边缘膜质，内包含有2-3朵花；花蓝紫色，直径8-9厘米；花被管长0.5-1厘米，外花被裂片倒披针形，长6-7厘米，宽1-1.5厘米，中脉上无附属物，内花被裂片狭倒披针形，较外轮短而小，长约3厘米，直立；雄蕊长约5厘米，花药蓝紫色；花柱分枝片状，长约6厘米，拱形弯曲，蓝紫色，中脉上颜色略深，顶端裂片半圆形，子房三棱状柱形。
蒴果三棱状圆柱形，长4-5厘米，顶端钝，无喙。花期5月，果期6-9月。
