凤蝶兰茎坚硬，粗壮，圆柱形，伸长而向上攀援，通常长达1米以上，具分枝和多数节，节上常生有1-2条长根。叶斜立，疏生，肉质，深绿色，圆柱形，长8-18厘米，粗4-8毫米，先端钝。

总状花序比叶长，疏生2-5朵花；花序柄粗壮，疏被3-4枚膜质鞘；花苞片稍肉质、宽卵形，长4-6毫米，先端钝；花梗和子房白色，长2-3厘米；花大，质地薄，开展；中萼片淡紫红色，椭圆形，长约2.5厘米，宽2厘米，先端圆钝，具网状脉；侧萼片白色稍带淡紫红色，斜卵状长圆形，长3厘米，宽2厘米，先端钝，具网状脉。

花瓣较大，近圆形，长3厘米，宽2.7厘米，先端钝，亦具网状脉；唇瓣3裂；侧裂片大，背面深紫红色，内面黄褐色，围抱蕊柱，近倒卵形，宽约1.5厘米，先端近圆形；中裂片向前伸展，倒卵状三角形，长约2厘米，先端深紫红色并具深2裂，上面黄褐色，被短毛；距黄褐色，漏斗状圆锥形，长约2厘米；蕊柱粗短，长约5毫米，具长约5毫米的蕊柱足。花期5-6月。