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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。
冬虫夏草是线虫草科、线虫草属。子座一年生，棍棒状，新鲜时革质，基部浅黄色，中部黄褐色，顶部黑褐色，长可达6厘米，直径可达2毫米；子座菌丝无色，厚壁，频繁分隔，偶尔分枝；子囊孢子线状，无色，薄壁，成熟后多分隔，大小为（118-）120-262（-270）微米×（4.5-）5-6（-6.5）微米。该菌可以与蝙蝠蛾幼虫形成复合体。 冬虫夏草多生于海拔3000-4000米的高寒山区，主要生于草原、河谷、草丛的土壤中。在中国主要分布于西藏、青海、甘肃、四川、贵州、云南等省（自治区）的高寒地带和雪山草原。
冬虫夏草是中国特有的中药材，它与人参、鹿茸并列为三大补品，中国古代中医药典籍中都有记载。始载于《本草从新》，据载：“冬虫夏草，四川嘉定府所产者，云南、贵州所产者次之。冬在土中，身活如老蚕，有毛能动，至夏则毛出土上，连身俱化为草”。《本草纲目拾遗》云：“出四川江油县化坪，夏为草冬为虫”。在康熙三十三年（1694年）成书的《本草备要》中也有冬虫夏覃的论述：“冬虫夏草，甘平。保肺益肾，止血化痰。”
子实体：子座一年生，棍棒状，新鲜时革质，无特殊气味，基部浅黄色，中部黄褐色，顶部黑褐色，内部白色，干后木栓质，外部灰褐色至黑褐色，光滑至略粗糙，内部白色，长可达6厘米，直径可达2毫米。子座：子座菌丝无色，厚壁，频繁分隔，偶尔分枝，规则排列，直径通常为3-6微米，有时膨胀可达12微米。