Osiągają do 3 do 4,5 cm długości, są mięsiste i odwinięte ku górze. Ze środka wystaje słupek o trójkanciastym znamieniu otoczony przez sześć pręcików o dużych, purpurowoczerwonych lub żółtych pylnikach, przyrośniętych środkiem do nitki. Nitki o długości 1,8 do 3 cm. W miarę dojrzewania listki okwiatu odginają się coraz mocniej na zewnątrz, aż zawinięte dotkną nasady kwiatu. Środkiem każdego płatka biegnie rynienka, wypełniona nektarem. W podziale kwiatów lilii stosowanym w ogrodnictwie, kwiaty lilii złotogłów zaliczane są do turbanowych. Owoce Duże (do 3 cm długości i ponad 2 cm szerokości), trójkątnokuliste torebki pękające trzema szparami. Zawierają płaskie, ciemnożółte, szeroko oskrzydlone nasiona o szerokości 4,2 do 5,3 mm.
Biologia i ekologia Rozwój Bylina. Geofit cebulowy. Roślina kwitnie od końca czerwca do lipca lub połowy sierpnia. Kolorowe plamki na listkach okwiatu spełniają funkcję wskaźników, które nakierowują owady w odpowiednie miejsce, w fazie czynności prowadzących do zapylenia kwiatu. Roślina wabi owady nie tylko dużymi i barwnymi kwiatami, ale również zapachem. Szczególnie intensywnie pachnie wieczorem i nocą. Dostęp do nektaru mają tylko owady długotrąbkowe, dlatego kwiaty lilii zapylane są tylko przez motyle dzienne i nocne, głównie z rodziny zawisakowatych, m.in. przez fruczaka gołąbka.