本品由虫体及从头部长出的子座组成。虫体似蚕，长3-5cm，直径3-8mm，表面深棕黄色至黄棕色，有环纹20-30个，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，易折断，断面略平坦，淡黄白色。子座单生，细长圆杜形，长4-7cm，直径约3mm；求面深棕色至棕褐色，有细纵皱纹，上部稍膨大，头部与柄无明显区别；质柔韧，断面类白色。气微腥，味淡。
对系统有、抗惊厥、降温等作用，对体液免疫功能有增强作用，虫草的水或醇提取物可明显抑制小白鼠肉瘤等肿瘤的成长，虫草菌发酵液可对抗家兔心肌缺的ST段改变，虫草菌对大鼠应激性心梗也有一定的保护作用，虫草水提液对大鼠急性肾衰有明显的保护作用。
冬虫夏草菌的子囊孢子为多细胞的针状物，由子囊散出后产生横隔，每段萌发，产生芽管，侵入昆虫的幼虫体内，蔓延发展，破坏虫体内部的结构，把虫体变成充满菌丝的僵虫，冬季形成菌核，夏季自幼虫体的头部长出棍棒状的子座，子座上端膨大，近表面生有许多子囊壳，壳内生有许多长形的子囊，每个子囊具2—8个子囊孢子，通常只有2个成熟，子囊孢子细长、有多数横隔，它从子囊壳孔口散射出去，又继续下一个周期的循环。
正宗的冬虫夏草从其生长环境来分有两种，高原草甸的草原虫草和高海拔阴山峡谷的高山虫草，由于生长环境和土质的差异，它们在色泽和形态方面有些许区别，草原虫草为土黄色，虫体肥大，肉质松软；高山虫草为黑褐色，虫体饱满结实。因草原地域辽阔，是主产地，市面流行多为此品种。而高山虫草源稀少，但古医书记载的多是这种。从营养成分说，两者差不多，但无论哪种都是以天然本质为贵，一旦染色或受污染，就失去价值。