Arethusa bulbosa est une orchidée mesurant de 10 à 35 cm de haut. Elle est constituée d’une seule tige et d’une fleur solitaire et odorante. La tige provient d’un tubercule vivace et présente 1 à 3 bractées, près de la base. La plante ne portera qu’une seule feuille de 5-23 cm x 3-12 mm, seulement après la floraison.
La fleur de l’aréthuse possède des pétales et des sépales de couleur rose à magenta. Les 2 pétales supérieurs sont en forme de capuchon et sont situés au-dessus du label. Les 3 sépales sont situés au sommet de la fleur. Le label, plus large et blanc-rosâtre, est recourbé vers le bas. Il est maculé et strié de pourpre et de jaune, en plus d’être d’aspect velu. L’inflorescence, terminale et érigée, mesure entre 3 et 6 cm et apparaît vers la fin de mai/début de juin jusqu’en juillet. Des plants d’aréthuse peuvent parfois présenter 2 fleurs en même temps. Occasionnellement, on peut voir des fleurs blanches ou bleutées.
Suite à la pollinisation, un fruit se forme. Le fruit de l’aréthuse est une capsule en forme d’ellipse d’environ 2,5 cm de long.
Les racines sont peu nombreuses, minces et charnues.
L’aréthuse possède 2n = 40 chromosomes.
L’aréthuse ne fleurit pas nécessairement chaque année. Comme les autres membres de la famille des Ochidaceae, elle peut rester en dormance, sous terre. Cette période de dormance amène une fluctuation importante de la floraison de la population d’une année à l’autre.