​落叶兰是地生植物；假鳞茎很小，常数个聚生成不规则的根状茎状，基部有数条粗厚的根，根粗达5-8毫米。叶2-4枚，带状，冬季凋落，春季长出，因此在生长期只有最前面的1个假鳞茎具叶，但在温室条件下叶不全部凋落，通常长（10-）25-40厘米，宽5-10毫米，斜立或近直立，除中脉在叶面凹陷外，其余均在两面浮凸，关节不甚明显。

花葶从假鳞茎基部发出，直立，长10-20厘米；总状花序具2-4朵花；花苞片近线状披针形，长5-6毫米，但最下面的1枚较长，达1厘米；花梗和子房长1.3-1.7厘米；花小，直径2-3厘米，有香气，色泽变化较大，带白色、淡绿色、浅红色、淡黄色或淡紫色均可看到；中萼片近狭长圆形，长1.2-2厘米，宽3-6毫米，常具5脉；中萼片近直立，侧萼片平展。

花瓣近狭卵形，近直立于蕊柱两侧，长1-1.6厘米，宽2.5-5毫米；唇瓣近长圆状卵形，长1-1.2厘米，不明显3裂；侧裂片狭小，内弯；中裂片外卷，长3-4毫米；唇盘上2条纵褶片位于上部近中裂片基部处，长约3毫米，不向基部延伸；蕊柱长7-8毫米。花期6-8月。