黄杯杜鹃是灌木，高约3米；幼枝嫩绿色，平滑无毛，老枝灰白色，树皮有时层状剥落。叶多密生于枝端，革质，长圆状椭圆形或卵状椭圆形，长5-8厘米，宽3-4.5厘米，先端钝圆，有细尖头，基部微心形，上面深绿色，下面淡绿色或灰绿色，中脉在上面平坦或有小沟纹，在下面凸起，侧脉9-13对，在两面均微现；叶柄细瘦，长2-3厘米，无毛，上面有沟槽。

总状伞形花序，有花5-8（-14）朵；总轴长5-15毫米，有短柄腺体；花梗长2-4厘米，常被稀疏腺体；花萼大，5裂，萼片膜质，卵形或卵状椭圆形，长5-8（-12）毫米，宽3-5毫米，不等大，边缘密生整齐的腺体；花冠杯状，长3-4厘米，直径4-5厘米，鲜黄色，5裂，裂片近圆形，长约1.5厘米，顶端有凹缺；雄蕊10，花丝长1-1.8厘米，不等长，无毛；花药卵圆形，长约2毫米，黄色；雌蕊长2-2.5厘米；子房圆锥形，长5毫米，密被腺体，花柱长约2厘米，通体有腺体，柱头膨大成头状。

蒴果圆柱状，长2-2.5厘米，直径7毫米，微弯曲，顶端渐尖成锥状，被腺毛，花萼在果时常宿存，并长大成叶状，长达1.2厘米。花期6-7月，果期8-9月。