子囊壳：在子座顶部，黑褐色，壳口突出，具稍尖的不育顶部，基部幼时具绒毛，成熟后绒毛脱落；子囊圆柱状，无色，具线状开口，内含2个子囊孢子，大小为（175-）190-305（-312）微米×（7.5-）7.8-9.5（-10）微米。孢子：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，平均长L=204微米，平均宽W=5.46微米，长宽比Q=37.3（n=30/1）。
每年的8月下旬开始，冬虫夏草的寄主蝙蝠蛾幼虫遇到借助风力或雨水传播的冬虫夏草子囊孢子，在环境条件适宜时被侵染，被侵染幼虫行动迟缓，10月份2–9℃时爬至近地表处死亡呈僵虫。冬虫夏草菌吸收虫体营养进行生长繁殖致使虫体内长满菌丝继而形成子座。11月至次年2月份，地温极低，子座生长非常缓慢甚至停止生长；5月，温度升至4–10℃，土壤解冻，僵虫体表长出菌丝并与土壤黏结成一层膜皮，子实体迅速向上生长至20–50毫米的棒状子实体，露出地面；6–7月中下旬，子实体头部逐渐膨大，子囊孢子在适宜的温湿度、光照下成熟并弹射出来，此时，地下僵虫腐烂，子实体空心，扩散出来的孢子借助风、水再去感染蝙蝠蛾幼虫。天然状态下，冬虫夏草完成无性和有性世代需要约3年的时间。
冬虫夏草化学成分为：①核苷酸：虫草素、腺苷、尿嘧啶等；②虫草多糖：D甘露醇（虫草酸）；③甾醇类：麦角甾醇、胆甾醇等；另含粗蛋白、脂肪及脂肪酸、维生素B12等。虫草多糖具有免疫调节、降低血糖、抗肿瘤等作用；虫草素等核苷酸成分具有、抗肿瘤作用。 [5]
关于虫草的生长，一般人对其感到神秘莫测，前人曾有诗云：“冬虫夏草名符实，变化生成一气通。一物竟能兼动植，世间物理信难穷。”其实，虫草是一种昆虫与的结合体。虫是虫草编幅蛾的幼虫，菌是虫草，每当盛夏，海拔3800米以上的雪山草甸上，冰雪消融，体小身花的编幅蛾便将千千万万个虫卵留在花叶上。继而蛾卵变成小虫，钻进潮湿疏松的土壤里，吸收植物根茎的营养，逐渐将身体养得洁白肥胖。这时，球形的子囊孢子遇到虫草蝙幅蛾幼虫，便钻进虫体内部，吸引其营养，萌发菌丝。