黄花石斛是草本植物。茎直立或下垂，细圆柱形，长50-100厘米，粗3-6毫米，不分枝，具多节，节间长2.5-3厘米，干后淡黄色，具多数纵条棱。叶革质，卵状披针形，长8-11 （-13） 厘米，宽约1厘米，先端长渐尖，基部具抱茎的鞘。

总状花序常2-4个，从去年生落了叶的茎上发出，具2-5朵花；花序柄纤细，长1-2厘米，基部被2-3枚短的膜质鞘；花苞片膜质，卵形，长约2毫米，先端锐尖；花梗和子房纤细，长约2厘米；花黄色，开展，质地薄；中萼片长圆状披针形，长约2.3厘米，宽6毫米，先端急尖，具5条脉；侧萼片与中萼片相似，等大，基部稍歪斜；萼囊近圆筒形，长4毫米。

花瓣近长圆形，长2.3厘米，宽1厘米，先端急尖，基部收狭，边缘具不规则的细齿，具5条脉；唇瓣深黄色，基部两侧具紫红色条纹，近圆形，长2.2厘米，宽2.5厘米，先端凹缺，边缘具啮蚀状细齿，上面密布短毛；蕊柱很短，长5毫米，具长约4毫米的蕊柱足；药帽圆锥形，顶端钝，密布细乳突，前端边缘具不整齐的齿。

蒴果长圆柱形，长6-7厘米，粗5-6毫米，具长约1厘米的柄。花期3月，果期7月。