Phymatidium microphyllum foi descrito por Barbosa Rodrigues em 1877. É espécie de ocorrência na floresta ombrófila mista (araucarieto) dos Estados da região Sul do Brasil. Com folhas de 1,3 a 3cm de comprimento, cilíndricas e de ápice agudo, forma pequenas touceiras compactas de 15-20 folhas. A inflorescência mede 4 a 9cm de comprimento, portando 7-15 flores. À exceção do calo do labelo e da tábua infraestigmática, que são esverdeados, as flores são brancas e hialinas. A sépala dorsal mede entre 0,2 e 0,4cm de comprimento por cerca de 0,1cm de largura, com forma ovada a lanceolada, e as sépalas laterais também medem entre 0,2 e 0,4cm de comprimento mas com 0,9cm de largura em média. Apresentam-se todas voltadas para a frente. As pétalas têm entre 0,2 e 0,4cm de comprimento por 0,9cm de largura, com forma ovada a lanceolada. O labelo mede 0,3 e 0,5cm de comprimento por 0,2cm de largura, é cordiforme (forma de coração), com ápice agudo e um estreitamento na base. Suas margens são levemente corroídas e onduladas. O disco do labelo apresenta uma pequena calosidade verde, aredondada, brilhante e côncava, sobreposta ao estreitamento do labelo. A coluna mede entre 0,1 e 0,2cm de comprimento, é encurvada e apresenta aurículas no ápice. O rostelo é curto e curvado para cima. Há a presença de tábua infraestigmática de forma ovada, colorido esverdeado e de tamanho importante, pois maior que o comprimento da coluna.
A antera apresenta um prolongamento em forma de um pequeno bico com dois pequenos detes laterais. Há duas variedades descritas para a espécie - Phymatidium microphyllum var. herteri, de segmentos florais mais lanceoladas e curvados para a frente, e Phymatidium microphyllum var. microphyllum, coms segmentos florais menos lanceolados e menos projetados, dando a impressão de uma flor mais aberta (a espécie cujas flores estão nesta página de nosso site é a var. herteri). O nome ‘microphyllum’ vem do grego – ‘mikros’ (pequeno) + ‘phyllon’ (folha), referência ao pequeno tamanho das folhas.