Fløyelsrørsoppen er en middels stor rørsopp med en gulbrun, fløyelsaktig hattoverflate. Hatten er typisk 5-12 cm bred. Yngre fløyelsrørsopper er gjerne halvkuleformede, men blir senere hvelvede. Overflaten er tørr og matt. Undersiden av hatten er smørgul da rørmunningene har denne fargen. Rørene er som oftest lysende gule, men blir grønnlig eller brunlig gule ettersom soppen blir eldre. Det er lite misfarge på rørmunningene om man presser dem, men de kan bli svakt blågrønne i noen tilfeller.