ตุ๊กตาสิงโตเป็นกล้วยไม้อิงอาศัย เจริญทางด้านข้าง รากสีขาวแกมสีน้ำตาลหรือสีเขียวแกมสีน้ำตาล ออกเป็นกระจุกจากโคนหัวเทียม หัวเทียมสีเขียวอ่อน รูปทรงกระบอกหรือทรงรูปไข่แคบ เส้นผ่านศูนย์กลาง ๓-๔ มม. ยาว ๐.๕-๑.๕ ซม. ตั้งขึ้นหรือเอียง เรียงตัวห่าง ๆ บนเหง้าส่วนปลายเรียวแคบกว่าส่วนโคน ผิวย่นและเป็นร่องตื้น ๆ ตามยาว มีกาบใบลักษณะคล้ายขนสีขาวหรือสีน้ำตาลอ่อนเป็นเส้นยาวหุ้มโคนหัวเทียม
ใบเดี่ยว มี ๑ ใบ ออกที่ปลายหัวเทียม รูปแถบกว้าง ๓-๕ มม. ยาว ๒-๒.๘ ซม. ปลายมน โคนสอบเรียวเป็นก้านสั้น ๆ ขอบเรียบ แผ่นใบหนาและเหนียวคล้ายแผ่นหนัง ด้านบนสีเขียวเข้มเป็นมัน ด้านล่างสีจาง เกลี้ยงทั้ง ๒ ด้าน เส้นกลางใบทางด้านบนเป็นร่องตื้น เส้นใบขนานจากโคนสู่ปลายใบ เห็นไม่ชัด
ช่อดอกแบบกึ่งช่อซี่ร่มขนาดเล็ก ออกตามโคนหัวเทียมและเหง้า ตั้งขึ้นหรือเอนเล็กน้อย มี ๑-๔ ช่อ ทั้งช่อยาว ๑.๘-๓ ซม. แต่ละช่อมี ๓-๕ ดอก ก้านช่อสีเขียวอ่อน ยาว ๑.๖-๒.๗ ซม. แกนช่อสีเขียวอ่อน ยาว ๑-๒ มม. ใบประดับสีเหลืองอ่อน รูปคล้ายสามเหลี่ยม กว้างประมาณ ๒ มม. ยาว ๖-๗ มม. ปลายแหลม ใบประดับย่อยสีเหลืองอ่อน รูปสามเหลี่ยม กว้าง ๑-๑.๕ มม. ยาวประมาณ ๓ มม. ปลายแหลม ก้านดอกและรังไข่ยาวรวมกัน ๕-๖ มม. ดอกสีขาวนวลหรือสีเหลืองอ่อน เส้นผ่านศูนย์กลาง ๕-๗ มม. ยาวประมาณ ๖ มม. กลีบเลี้ยง ๓ กลีบ กลีบเลี้ยงบนรูปไข่แกมรูปใบหอก กว้าง ๑-๑.๕ มม. ยาว ๔-๖ มม. ปลายแหลม โคนคล้ายรูปลิ่ม กลีบเลี้ยงคู่ข้างรูปใบหอกหรือรูปใบหอกแคบ กว้าง ๑-๒ มม. ยาว ๖-๘ มม. ปลายแหลม โคนคล้ายรูปลิ่ม ด้านนอกของปลายกลีบเลี้ยงบนและกลีบเลี้ยงคู่ข้างสีส้ม กลีบดอก ๓ กลีบ กลีบดอกด้านข้างรูปไข่กว้าง กว้าง ๑-๑.๕ มม. ยาว ๒-๓ มม. ปลายแหลมหรือเกือบมน กลีบปากสีเหลืองอ่อน รูปคล้ายลิ้น กว้าง ๑-๑.๒ มม. ยาวประมาณ ๑ มม. ปลายแหลมและโค้งงอลงด้านล่าง ขอบกลีบทั้ง ๒ ข้างพับลง โคนบริเวณที่ติดกับเส้าเกสรเป็นแถบเนื้อเยื่อบาง ทำให้กลีบปากไหวได้ง่าย เส้าเกสรสีขาวอมเหลือง
ผลแบบผลแห้งแตก เมล็ดขนาดเล็ก มีจำนวนมาก
ตุ๊กตาสิงโตมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคใต้ พบขึ้นตามป่าดิบชื้นและป่าดิบเขา ที่สูงจากระดับทะเลปานกลาง ๗๐๐-๘๐๐ ม. ออกดอกเดือนมิถุนายนถึงกรกฎาคม ในต่างประเทศพบที่เวียดนาม มาเลเซีย และฟิลิปปินส์.