大花线柱兰植株高12-25厘米。根状茎伸长，匍匐，具节。茎直立，圆柱形，具3-6枚叶。叶片披针形、长椭圆形至卵形，长2-5厘米，1-2厘米常带红色，在花开放时常凋萎，垂下，先端急尖，基部收狭成柄；叶柄长1.5-2.5厘米，基部扩大抱茎。

花茎长6-20厘米，具2-3枚小的鞘状苞片，鞘状苞片的背面被柔毛，花序轴被柔毛；总状花序具6-23朵花；花苞片披针形，长约10毫米，先端长渐尖，背面被柔毛，与子房近等长；子房圆柱形，扭转，被柔毛，连花梗长10-11毫米；花较大；萼片带绿色，长5-7(-7.5）毫米，背面被柔毛，中萼片卵形，上半部白色，先端钝，具1脉；侧萼片的边缘白色，卵形，较中萼片稍长，先端稍钝，具1脉。

花瓣白色，偏斜的长圆形，长5-7（-7.5）毫米，宽2-3毫米，先端钝，近截形，具2脉，无毛，与中萼片粘合呈兜状；唇瓣白色，呈Y字形，前部扩大成近圆形且2裂，裂片倒卵形，长4-5（－6）毫米，宽3-4（-5）毫米，其前部边缘具波状齿，而它们之间的夹角为稍叉开的锐角，中部收狭成爪，爪短，它的边缘不卷曲，基部凹陷呈囊状，其囊小，在内面的2条粗脉或2条狭褶片上具2枚狭披针形弯曲的胼胝体。花期2-4月。