褐花杓兰植株高15-45厘米，具粗壮、较短的根状茎。茎直立，通常无毛，较少上部有短柔毛，基部具数枚鞘，鞘上方有3-4枚叶。叶片椭圆形，长5-16.5厘米，宽4-5.5厘米，两面近无毛，先端渐尖或急尖，边缘有细缘毛。

花序顶生，具1花；花序柄被短柔毛；花苞片叶状，卵状披针形，长达9.5厘米，宽2-2.5厘米；花梗和子房长3-3.5厘米，被疏毛；花深紫色或紫褐色，仅唇瓣背侧有若干淡黄色的、质地较薄的透明 “窗”，囊口周围不具白色或浅色圈；中萼片椭圆状卵形，长3.5-5厘米，宽1.9-2.2厘米，先端渐尖；合曹片椭圆状披针形，长3.2-4.2厘米，宽1.5-2厘米，先端2浅裂。

花瓣卵状披针形，长4.4-5.2厘米，宽8-9毫米，先端渐尖，内表面基部具短柔毛；唇瓣深囊状，椭圆形，长3.5-4.2厘米，宽2.5-2.8厘米，囊口与其他部分色泽一致，囊底有毛；退化雄蕊近长圆形，长1.3-1.5厘米，宽约1厘米，基部近无柄。花期6-7月。