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。
复合体：该菌可以与蝙蝠蛾幼虫形成复合体。由虫体与从虫头部长出的子座相连而成。虫体似蚕，长3-5厘米，直径0.3-0.8厘米；表面深黄色至黄棕色，有20-30条环纹，近头部的环纹较细；头部红棕色，足8对，中部4对较明显；质脆易断，断面略平坦，淡黄白色。子座细长圆柱形，长4-7厘米，直径约0.3厘米；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，纤维状。气微腥，味微苦。
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）。
对系统有、抗惊厥、降温等作用，对体液免疫功能有增强作用，虫草的水或醇提取物可明显抑制小白鼠肉瘤等肿瘤的成长，虫草菌发酵液可对抗家兔心肌缺的ST段改变，虫草菌对大鼠应激性心梗也有一定的保护作用，虫草水提液对大鼠急性肾衰有明显的保护作用。