本品由虫体与从虫头部长出的真菌子座相连而成。虫体形如蚕，长3—5cm，直径0.3~0.8 cm。表面深黄色至黄棕色，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。子座细长圆柱形，长4~ 7 cm，直径约0.3 cm；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。 以完整、虫体肥大、外色黄亮、内色黄白、子座短者为佳 。
在采挖前期，积温相对较低，冬虫夏草子座的生长速度相对较慢，在采挖出土时，大部分虫草的子座相对较短较细，虫身普遍比较饱满，表面颜色较靓；进入中期，积温已明显升高，冬虫夏草子座的生长速度显著变快，在采挖出土时，多数虫草的子座会长得较粗较长，虫身饱满度和颜色也明显下降；而进入采挖后期，积温已大幅升高，冬虫夏草子座的生长速度已大大加快，在采挖出土时，绝大部分虫草的子座已长得又粗又长，子座生长消耗了虫身太多的营养，导致虫身饱满度和颜色都变差了。
真虫草的虫头部与草头系自然长成，连接处吻合得很好，没有明显的黏合痕迹，假的仔细观察往往能见到黏合痕迹；真冬虫夏草的虫体有环纹，每3环为一组，组组排列，近头部的环纹较细，假虫草却是一面为对称的凸点，一面为平行空隙相等的条纹，一般是用模子灌制出来的；看虫足的对数，真虫草都是8对足，其中4对足很明显，假虫草足数不固定，有的是8对，有的则比8对多或少；看断面，真冬虫夏草掰断后能看到断面为白色，有明显的纹路，中间有一个细小的类似“V”形的黑芯，而假虫草很可能断面颜色不正常，或者没有纹路与黑芯。
每年盛夏来临之时，在海拔3000米以上的青藏高原冬虫夏草产区，有一种昆虫名叫虫草蝙蝠蛾进入产卵期，体小身花的雌性成年蝙蝠蛾便将千千万万个虫卵产在地面的植被上，经一个月左右时间的孵化后，蛾卵变成小虫再钻进潮湿疏松的土壤里，靠吸食植物根茎的营养而生长，逐渐将身体养得洁白肥胖。土层里有一种球形的虫草真菌子囊孢子，当虫草蝙幅蛾幼虫受到孢子侵袭后身体开始出现病变便钻到地面浅层，而虫草真菌孢子在幼虫体内继续生长，幼虫的内脏就一点点被侵蚀直至消失，最后头朝上尾朝下而死去，这时幼虫身体变成了一个充满菌丝的躯壳，埋藏在土层里，这就是“冬虫”。经过一个冬天，到第二年春夏季，随着气温渐渐升高，虫体内的菌丝又开始生长，最后从死去幼虫的口或头部长出一根紫红色的小草钻出地面，草通常长约二至五厘米，顶端有菠萝状的囊壳，这就是“夏草”。这样，虫草蝙蝠蛾幼虫的躯壳与长出来的小草共同组成了一个完整的“冬虫夏草”。