洛阳百合鳞茎球形，直径2-4.5厘米；鳞片披针形，长1.8-4厘米，宽0.8-1.4厘米，无节，白色。茎高0.7-2米，有的有紫色条纹，有的下部有小乳头状突起。叶散生，通常自下向上渐小，倒披针形至倒卵形，长7-15厘米，宽（0.6-）1-2厘米，先端渐尖，基部渐狭，具5-7脉，全缘，两面无毛。

洛阳百合花单生或几朵排成近伞形；花梗长3-10厘米，稍弯；苞片披针形，长3-9厘米，宽0.6-1.8厘米；花喇叭形，有香气，乳白色，外面稍带紫色，无斑点，向外张开或先端外弯而不卷，长13-18厘米；外轮花被片宽2-4.3厘米，先端尖；内轮花被片宽3.4-5厘米，蜜腺两边具小乳头状突起；雄蕊向上弯，花丝长10-13厘米，中部以下密被柔毛，少有具稀疏的毛或无毛；花药长椭圆形，长1.1-1.6厘米；子房圆柱形，长3.2-3.6厘米，宽4毫米，花柱长8.5-11厘米，柱头3裂。蒴果矩圆形，长4.5-6厘米，宽约3.5厘米，有棱，具多数种子。花期5-6月，果期9-10月。