Растение с цельным почти шаровидным клубнем. Стебель в нижней половине с фиолетовыми пятнами, реже без них, 20—50 см высоты. Листья обычно с фиолетово-пурпурными пятнами, сосредоточенными у основания листа, 7—14 см длины. Соцветие многоцветковое, цилиндрическое, 6—18 см длины. Прицветники лилово-окрашенные, ланцетные, почти равные завязи. Цветки пурпурные или бледно- фиолетовые, губа при основании беловатая с темно-пурпурными или фиолетовыми пятнышками; наружные листочки околоцветника продолговато-яйцевидные: средний до 8 мм длины, боковые до 10 мм длины, внутренние листочки туповатые, короче наружных. Губа широкоовальная, трехлопастная, до 12 мм длины. Шпора горизонтальная, тупая, до 1,5 см длины. Завязь сидячая, скрученная. Цветет в конце апреля—мае (до появления большинства других трав).

Размножается преимущественно семенами, очень редко вегетативно при формировании второго клубня. Прорастание подземное, на 2-й год образуется клубень, на 4—5-й год появляется первый надземный лист. Зацветает еще через несколько лет. Многие особи монокарпичны (после цветения отмирают), но некоторые цветут несколько лет подряд. Цветки опыляются пчелами и шмелями, они не содержат ничего привлекательного для насекомых и вынуждены их обманывать, подражая другим растениям, например сочевичнику весеннему, растущему в сходных условиях и охотно посещаемому насекомыми. 9—25% цветков образуют плоды. Отмечают очень резкие колебания численности цветущих особей по годам, что, очевидно, связано с монокарпичностью. Вид изменчив, часто образует гибриды с другими видами рода.

Растение с яйцевидным клубнем. Стебли до 20—45 см высоты. При основании стебля 2 беловатых перепончатых влагалища, выше 3—5 продолговато-эллиптических или эллиптических тупых листа, суженных к основанию, до 18 см длины и 5 см ширины. Соцветие густое, многоцветковое, вначале пирамидальное, позже цилиндрическое, 4—10 см длины, до 5 см в диаметре. Прицветники фиолетово-розовые, яйцевидные, заостренные, 2—3 мм длины. Цветки с приятным запахом. Наружные листочки околоцветника яйцевидно-ланцетные, заостренные, с 3 жилками, до 1,3 см длины, 3 мм ширины, снаружи беловато-розовые, внутри — с 3 фиолетово-пурпурными жилками. Два внутренних листочка околоцветника линейные, заостренные, с 1 жилкой, значительно уже наружных, розоватые; губа при основании беловатая с пурпурными крапинками и мельчайшими сосочками; лопасти ее фиолетово-розовые, длина губы до 14 мм, при основании она с 2 линейными долями до 8 мм длины, спереди с более крупной средней долей, на конце двухлопастной с шиловидным зубчиком между конечными лопастями. Шпорец беловатый, тупой, слабо согнутый, вдвое короче завязи. Цветет в апреле—мае.

Лучше растет в тех районах, где лето влажное и теплое, холодные зимы переносит хорошо, жаркое лето — плохо (поэтому редок в средиземноморских странах). Может встречаться как на полном свету, так и в условиях значительного затенения. К почвам довольно требователен — предпочитает известковые, богатые азотом, хорошо дренированные, считается индикатором богатства почвы. Кислые почвы, как и щелочные, избегает, предпочитая почвы с нейтральной реакцией. Чаще растет на склонах северной экспозиции, чем южной, иногда па очень крутых — до 40°.

Размножается преимущественно семенами, но иногда и вегетативно, путем образования вместо одного двух молодых клубней. Проросток живет под землей до 3 лет, на 4-й год появляется зеленый лист, на 7—8-й год зацветает. В благоприятных условиях может зацветать на 3—4-й год. Опыляют ятрышник шлемоносный многие виды насекомых (пчелы, мухи и др.), по плоды завязываются не очень интенсивно (лишь около 1/3 цветков дают плоды). Клубни пользуются «успехом» у мышей, гусениц, некоторых других мелких животных. Легко и быстро заселяет освободившиеся земли — заброшенные пашни и пастбища, обочины полей и дорог.