Sammen med småtveblad og fjellkurle er sibirnattfiol en av de minste norske orkidéene. Den blir 5–15 cm høy, men som regel ikke mer enn 10 cm. Rotknollene er svært smale og 2–3-flikete helt ved grunnen. Ved basis sitter det et par slireaktige, hvitgrønne blad, mens stengelen bare har ett løvblad med avlang, elliptisk form. Blomstene er grønnhvite, uten duft og sitter i et kort aks med to–ti blomster. Sibirnattfiol blomstrer i første halvdel av juli, men blomstringstiden varierer med været, og noen år blomstrer den ikke i det helt tatt. Sibirnattfiol er en flerårig urt uten vegetativ formering, men med frøreproduksjon. Frøene er støvfine og spres med vind, men trolig sjelden over lengre avstander. Frøene er tynne og tørker fort ut; de er en tilpasning til at planten med stort antall frø har en sjanse til å treffe hyfer av egnete sopp som den trenger samliv med. Generasjonstiden er satt til 15 år, dvs. en vurderingsperiode på 45 år.