海南蝴蝶兰，茎长1-1.5厘米，被叶鞘包裹，常具3-4枚叶。
叶在花期常凋落，有时仅存留1枚斜长圆形、长约4厘米、宽约1厘米的叶；
叶鞘宿存，长约7毫米。
花序侧生于茎的基部，通常1-2个，斜立，长达55厘米，有时分枝；
花序柄被3-5枚鳞片状鞘；
花序轴长27-30厘米，疏生8-10朵花；
花苞片小，卵形，长3-4毫米；
花梗连同子房纤细，长2-2.5厘米；
花开展；
中萼片长圆形，长约1.3厘米，宽约3毫米，先端钝；
侧萼片斜椭圆状长圆形，长1.3厘米，宽约5.5毫米，先端急尖，基部贴生在蕊柱足上；
花瓣匙形，长1.2厘米，宽5-6毫米，先端钝，基部收狭为爪；
唇瓣基部具长约1毫米的爪，3裂；
侧裂片直立，镰刀状长圆形，长约5毫米，中部收狭，上部扩大，宽约2.5毫米，先端斜截形，内面从中部走向近先端处具1个先端缺刻的凸缘（脊突），两侧裂片基部之间具1枚对开的肉突，而肉突中央穴状下陷，但不向背面隆起；
中裂片近馒形或提琴形，较肥厚，长约7毫米，先端之下宽5毫米，先端钝并且扩大，基部具1枚先端2叉状的附属物，边缘稍下弯，上面中央具1条等粗而纵向的脊突；
蕊柱长约7毫米；
花粉团2个，球形，每个劈裂为不等大的2爿。
花期7月。
