寒兰通常花期在冬季。株体较高，叶长30-100 cm，宽1-2 cm，叶架高于春兰。叶狭而直立。叶片丛生3-5片，少数6-7片。寒兰的叶片较四季兰细长，尤以叶基更细，叶姿幽雅潇洒，碧绿清秀，有大、中、细叶和镶边等品种。寒兰叶质介于春兰和建兰之间，叶面角质层较春兰略厚，但比建兰薄，富有光泽。叶性接近春兰。叶面比春兰平滑。假球茎大、长卵形，光滑、根粗。花梗细，直立挺拔。总状花序，着花3-12朵，萼片狭披针形，萼片长约2-4 cm，花瓣短于萼片，一般为萼片长度的1/3-1/2，呈尖椭圆形，唇瓣发达，色彩艳丽。花序顶端的苞片不比子房长；叶中脉不明显，基部横切面不呈“V”字形，边缘锯齿不明显，叶宽在50px以下，假鳞茎较小；花莛较长，高出叶面，花被狭长。假球茎大、长卵形，光滑、根粗。

花梗细，直立挺拔。总状花序，着花3-12朵，呈绞状花序。苞片呈紫红色。萼片狭披针形，萼片长约2-100px，花瓣短于萼片，一般为萼片长度的1/3-1/2，呈尖椭圆形，唇瓣发达，色彩艳丽。花色丰富，有黄、绿、紫红、深紫等色，一般有杂色脉纹与斑点，也有洁净无暇的素花。萼片与捧瓣都较狭细，别具风格，清秀可爱，香气袭人。花期11月中旬至12月中旬。花富有香味。寒兰分阔叶和细叶，也可分立叶和软叶，细立叶寒兰较少，在原生地仅占千分之一左右。细立叶寒兰叶片细狭而厚硬，假球茎大，根粗，叶缘锯齿明显。

以花色分寒兰一般分为青青寒兰（青梗青花）、青寒兰（紫梗青花）、紫寒兰（紫梗紫花）、红花寒兰、白花（素心）寒兰、黄花寒兰、更纱（镶色）寒兰等七种。花色丰富，有黄、绿、紫红、深紫等色，一般有杂色脉纹与斑点，也有洁净无瑕的素花。朱砂、兰高山寒兰、寒兰水迹素、大花翠青、高水晶花、青花圆舌、清黄花、少辨奇花、复色飘仙。