天麻花朵授粉后，子房逐渐增大，蒴果为淡褐色或粉红色，呈长卵圆形，有6条纵行棱线。每个蒴果内有1万～5万粒种子，最多达8万粒。种子细小。呈粉末状，肉眼难以辨认其大小和形态。在显微镜下观察，成熟的种子呈纺锤形，长0.6～1毫米，宽0.14～0.2毫米。胚长170～180微米。种皮白色半透明，如同翅状，由薄壁细胞组成，中无胚乳，胚呈淡褐色或黑褐色，无黑褐色者为没有成熟的种子，称为秕子。成熟天麻种子的横剖面和纵剖面在显微镜下观察分别呈椭圆形和圆形。
天麻一般从抽茎到开花需21～30天，从开花到果实完全成熟需27～35天。蒴果自然开裂后的种子，如放的时间太长，种子发芽率显著降低，因此，不要等到蒴果自然开裂后采集种子。当蒴果果皮表面有光泽、纵沟凹陷不明显、指捏稍软时采种较适宜。这时果皮将要开裂还没有开裂，剥开果皮后，多数种子已散落，易抖出，种子呈乳酪色。这样的种子比自然裂开的种子发芽率高60%以上。因此，当发现蒴果下部棱线裂缝时，即可剪下，及时抖出种子进行播种，最好将该种子抖到蜜环菌的液体菌种内，然后再播种。