黄蝉兰是附生植物；假鳞茎椭圆状卵形至狭卵形，长4-11厘米，宽2-5厘米，大部或全部包藏于叶基之内。叶4-8枚，带形，长45-70 （-90）厘米，宽（1.6）2-4厘米，先端急尖，关节位于距基部6-15厘米处。

花葶从假鳞茎基部穿鞘而出，近直立或水平伸展，长40-70厘米或更长；总状花序具3-17朵花；花苞片近三角形，长2-3毫米；花梗与子房长4-4.5厘米；花较大，直径达10厘米，有香气；萼片与花瓣黄绿色，有7-9条淡褐色或红褐色粗脉，唇瓣淡黄色并在侧裂片上具类似的脉，中裂片上有红色斑点和斑块，褶片黄色并在前部具栗色斑点；萼片狭倒卵状长圆形，长3.7-4.5厘米，宽1.2 1.5厘米，侧萼片稍扭转。

花瓣狭卵状长圆形，长3.5-4.6厘米，宽7-9毫米，略镰曲；唇瓣近椭圆形，略短于花瓣，3裂，基部与蕊柱合生达4-5毫米；侧裂片边缘具短缘毛，上面有短毛；中裂片强烈外弯，中央有2-3行长毛，连接于褶片顶端并延伸至中裂片上部，其余部分疏生短毛，边缘啮蚀状并呈波状；唇盘上2条纵褶片自上部延伸至中部，但向基部迅速变为狭小，顶端较肥厚，中上部生有长毛；蕊柱长2.5-2.9厘米，向前弯曲，腹面基部具短毛；花粉团2个，近三角形。

蒴果近椭圆形，长6-11厘米，宽3 4.5厘米。花期8-12月。