刀叶石斛茎近木质，直立，有时上部分枝，扁三棱形，长10-23厘米，连同叶鞘粗约5毫米，基部收狭，具多个节，节间长约1厘米。叶二列，疏松套叠，厚革质或肉质，斜立，两侧压扁呈短剑状或匕首状，长3-4厘米，宽6-10毫米，先端急尖。

总状花序顶生或侧生；花序柄很短，常具1-3朵花，基部具数枚膜质鞘；花苞片短小；花梗和子房纤细，长约7毫米；花小，淡黄白色；中萼片卵状长圆形，长3-4毫米，宽1.4毫米，先端近锐尖，具3条脉；侧萼片斜卵状三角形，近蕊柱一侧的边缘长4毫米，先端锐尖，基部很歪斜，具3-4条脉；萼囊狭长，长7毫米。

花瓣狭长圆形，长3-4毫米，宽约1毫米，先端近钝，具1条脉；唇瓣贴生于蕊柱足末端，近匙形，长1厘米，宽约7毫米，先端2裂，前端边缘波状皱褶，上面近先端处增厚呈胼胝体或呈小鸡冠状突起；蕊柱长约1毫米；药帽前端边缘截形并且具细齿。花期9-11月。