茎は根元から1～数本、直立し、やや縮れた毛が散生する。葉は対生し、葉柄は長さ1～2㎝。葉身は長さ2～6㎝、幅1～3㎝の倒卵形～長倒卵形、縁に浅い鋸歯があり、鋸歯の先や葉先は鈍頭。葉表には光沢はなく、葉脈が鮮やかに紫色になり、これが和名の由来である。葉裏は紫色を帯びる。葉腋に花を2～6個ずつつけ、茎が短く、花が固まってつく。花は淡紫色～淡紅紫色の唇形花。筒部は長さ10～11㎜。上唇弁は長さ2～3㎜、2裂して直立する。下唇弁は3裂して大きい。雄しべは4個。萼は長さ約6㎜、先が5裂し、毛がある。
　ジュウニヒトエは花の形がほとんど同じで、全体に毛が多く、花穂が長く伸び多数の花をつける。
　シロバナニシキゴロモ form. albiflora は白花品種。日本海側に多い。
　太平洋岸分布のツクバキンモンソウはキランソウと同じように花冠の上唇の花弁がほとんどない変種である。
　タチキランソウは花の形はほとんど同じで、花の色が濃い青色が普通である。葉の鋸歯が大きく、三角状になり、葉の表面に光沢がある。