假鳞茎狭卵球形，包藏于叶基之内。叶带形，薄革质，暗绿色，前部边缘常有细齿。花常为淡黄绿色而具淡黄色唇瓣，也有其他色泽，常有浓烈香气；花瓣常为狭卵形或卵状披针形；唇瓣近卵形；蕊柱稍向前弯曲，两侧有狭翅。蒴果狭椭圆形，长约4.5厘米，宽约1.8厘米。花期8-12月。
寒兰一般生长在深山幽谷的山腰谷壁，透水和保水性良好的倾斜山坡或石隙，稀疏的山草旁，次生杂木林阴下。或有遮阴，日照时间短或只有星散漏光的地方。空气湿度大且空气能流通的地方，有时也生于山溪边峭壁之上。
寒兰花期因地区不同而有差异，通常集中在10月-11月开花，但也有7月和1月开花者，甚至还有4-5月开花的，故有人认为，寒兰应有春寒兰、夏寒兰、秋寒兰等之分。
