冬虫夏草是由子座和虫体二部分相连组成，虫体臣4～6 Cm，表面黄色或黄棕色，云南、四川产的颜色偏暗褐色，背面有多条横向皱纹，腹部有足8对，近头部3对，腹部4对，尾部1对，其中腹部的4对较为明显，虫体轻而脆，易折断，断面白色，微有弹性；子座从虫体的头部长出，臣4～7Cm，基部将虫体的头部包被，呈长棒状，上粗下细，灰褐色或黑褐色，质柔韧，断面多为中空。嗅之具草菇香气，味甘。足8对，中部4对较明显，质脆，易折断，断面黄白色。子座单生，细长圆柱形，长4至7厘米，直径约3毫米；表面深棕色至棕褐色，有细纵皱纹，上部稍膨大，质柔韧，断面类白色。气微腥，味微苦。以虫体色泽黄亮，丰满肥大，断面黄白色，子座短小者为佳。由于精选标准没有量化，在此基础上面虫草专家引入了更高的量化的标准，即：无穿条、无断草、无瘪草、无死草、无混草、干度保持在95%以上，同时将饱满度较差的虫草挑出，形成的优质精选虫草即产地5A精选。
冬虫夏草多生于海拔3000-4000米的高寒山区，主要生于草原、河谷、草丛的土壤中。在中国主要分布于西藏、青海、甘肃、四川、贵州、云南等省（自治区）的高寒地带和雪山草原。冬虫夏草的分布与海拔、气候、温度、湿度、光照、土壤、植被等关系密切，其中又以降雨量和温度影响。
复合体：该菌可以与蝙蝠蛾幼虫形成复合体。由虫体与从虫头部长出的子座相连而成。虫体似蚕，长3-5厘米，直径0.3-0.8厘米；表面深黄色至黄棕色，有20-30条环纹，近头部的环纹较细；头部红棕色，足8对，中部4对较明显；质脆易断，断面略平坦，淡黄白色。子座细长圆柱形，长4-7厘米，直径约0.3厘米；表面深棕色至棕褐色，有细纵皱纹，上部稍膨大；质柔韧，断面类白色，纤维状。气微腥，味微苦。
子囊壳：在子座顶部，黑褐色，壳口突出，具稍尖的不育顶部，基部幼时具绒毛，成熟后绒毛脱落；子囊圆柱状，无色，具线状开口，内含2个子囊孢子，大小为（175-）190-305（-312）微米×（7.5-）7.8-9.5（-10）微米。孢子：子囊孢子线状，无色，薄壁，成熟后多分隔，大小为（118-）120-262（-270）微米×（4.5-）5-6（-6.5）微米，平均长L=204微米，平均宽W=5.46微米，长宽比Q=37.3（n=30/1）。