Имеет высокие стебельки, обычно возвышающиеся на 5—10 см, но иногда достигающие 30 см и более. Как и другие представители рода, имеет примитивный аналог проводящей системы, позволяющий воде и питательным веществам перемещаться по стебельку: некоторые клетки стебельков удлинены, лишены содержимого и соединены порами подобно трахеидам в ксилеме высших растений — они проводят воду. Есть и клетки, напоминающие флоэмные, — они проводят питательные вещества[1]:267. Кукушкин лён размножается побегами, спорами и гаметами (половыми клетками). Из спор вырастают короткоживущие побеги, состоящие из ножки и коробочки (спорангия). Гаметофит — многолетний зелёный побег с листоподобными выростами и корнеподобными выростами (ризоидами).