双花石斛，茎圆柱形，直立，长30-40厘米或更长，粗2毫米，上部互生叶，节间长3-5厘米。
叶薄革质，线形，长约11厘米，宽4毫米，先端渐尖，基部稍收窄然后扩大为鞘，具3条脉；
叶鞘筒状，长3.5厘米，紧紧围抱于节间。
伞状花序侧生，具2朵花，呈90度角向外伸展；
花序柄长13毫米，基部被1-2枚鞘；
花梗和子房长约1厘米；
花稍张开，淡黄色；
萼片在中部两侧具紫色斑点，狭披针形，长约3厘米，基部宽3.5毫米，先端丝状卷曲；
萼囊长约5毫米，多少弯曲的；
花瓣与萼片等长，但较窄；
唇瓣3裂，侧裂片小，直立，先端钝；
中裂片较大，三角状披针形，长1-1.5厘米，先端反卷，边缘具流苏状的齿，唇盘被短柔毛。
花期5月。