Blodrørsoppen har en hatt som er 5–20 cm bred. Unge varianter av blodrørsoppen er halvkuleformet, siden blir den hvelvet (altså flatere hvelving). Blodrørsoppens farge er som oftest mørkebrun, men den kan også være lysebrun, olivenbrun eller gulaktg. Selve huden er semsket eller fløyelsaktig og tørr. Rørene inne i hatten er gule, av og til med et grønnlig skjær. Rørmunningen, altså undersiden av hatten, er blodrød, derav navnet blodrørsopp. Ved trykk på undersiden blir rørlaget mørkeblått. Sporepulveret er olivenbrunt.