金脉鸢尾多年生草本植物，植株基部围有大量棕色披针形的鞘状叶。根状茎圆柱形，棕褐色，斜伸，外包有老叶的残留叶鞘及棕色膜质的鞘状叶；须根粗壮，黄白色，有皱缩的横纹，生于根状茎的一侧。叶基生，灰绿色，条形，长25-70厘米，宽0.5-1.2厘米，顶端渐尖，基部鞘状，无明显的中脉。

花茎光滑，中空，高25-50厘米，直径约0.5厘米，中部或下部有1-2枚茎生叶，叶鞘宽大抱茎；苞片3枚，绿色略带红紫色，披针形，长6.5-9厘米，宽0.8-1.5厘米，顶端长渐尖，内包含有2朵花；花深蓝紫色，直径8-12厘米；外花被裂片狭倒卵形或长圆形，长5.5-7厘米，宽2.5-3.5厘米，有金黄色的条纹，爪部突然变狭，中央下陷呈沟状，内花被裂片狭倒披针形，长约6厘米，宽约1厘米，花盛开时上部向外倾斜；雄蕊长4-4.5厘米，花药蓝紫色，花丝紫色，比花药长；花柱分枝深紫色，呈拱形弯曲，长4.5-5厘米，宽6-8毫米，顶端裂片钝，近于半圆形，子房三棱状纺锤形，绿色，长3-3.5厘米，直径5-7毫米。

蒴果三棱状圆柱形，长4-6厘米，直径1.7-2厘米，顶端渐尖，基部圆形，无喙；种子近梨形，棕褐色。花期6-7月，果期8-10月。