双袋兰植株高3-17厘米，但通常较小，地下具根状茎与块茎；根状茎肉质，直生，长达1厘米，被细毛；块茎卵球形或椭圆形，长5-8毫米。茎肉质，深紫色至暗紫色。叶2枚，生于茎中部至上部，疏离；叶片心形，长9-17毫米，宽6-13毫米，基部抱茎。
花2-3朵，粉红色；花苞片叶状；花梗和子房长1-1.2厘米；中萼片披针形，长约6毫米，宽约1.5毫米；侧萼片斜卵形，长约7毫米，下部约1/2合生，中部向外凹陷成囊状，两枚侧尊片处于同一平面，几呈圆形；花瓣宽阔，与中萼片靠合而成盔状；唇瓣基部有爪，贴生于蕊柱上，前部3裂；侧裂片线形，长约2.5毫米，上面有不规则小乳突和细毛；中裂片亦为线形，末端有1个具粘质的附属物；蕊柱短；蕊喙较大。花期5-8月。
