大花萱草根分为肉质根和须根，肉质根呈纺锤状，须根多生长在肉质根上。具短根状茎，叶翠绿狭长，基生呈带状排成两列。花苔从中部抽出，螺旋状聚伞花序，每个花絮可着花数十朵。花蕾似簪，开如漏斗，裂片翻卷，为百合形花冠，花瓣先端裂开。花被基部合生呈筒状，雄蕊6枚，3长3短，花药呈丁字形背着在花丝顶端，除蓝色和纯白色以外其余花色均有栽培品种。花径变化大，花形各异，花期从晚春一直到秋季。大多数品种的花只开一天，但盛花期可以延续几周甚至几个月，有些品种单花寿命可超过24小时。蒴果，黑褐色，多棱形，有光泽，自然结实率低，但大部分品种不结实。
根多少呈绳索状，粗1.5-3毫米。叶长50-80厘米，通常宽1-2厘米，柔软，上部下弯。花萱与叶近等长，不分枝，在顶端聚生2-6朵花；苞片宽卵形，宽1-2.5厘米，先端长渐尖至近尾状，全长1.8-4厘米；花近簇生，具很短的花梗；花被金黄色或桔黄色；花被管长1-1.7厘米，约1/3-2/3为苞片所包（好上部的花除外），花被裂片长6-7.5厘米，内三片宽1.5-2.5厘米。蒴果椭圆形，稍有三钝棱，长约2厘米。花果期6-10月。