Trong thiên nhiên, trùng thảo hình thành dựa trên sự ký sinh của bào tử nấm lên cơ thể ấu trùng của loại sâu bướm thuộc chi Thitarodes.
Chúng hình thành và sinh sống trên các cao nguyên Vân Nam, Tây Tạng, Cam Túc, Hải Nam Trung Quốc cao trên 4000m so với mực nước biển. Ngày xưa do sự hạn chế về công nghệ, người dân chưa có nhiều kiến thức về sự ký sinh của nấm. Chính vì lẽ đó, câu nói "mùa đông là sâu, hè hóa cây cỏ" là vậy. Ngày nay với khoa học công nghệ hiện đại, đã nghiên cứu chính xác quá trình sinh trưởng của nấm Cordyceps sinensis. Loại nấm này kí sinh và ăn ấu trùng của loài sâu bướm Hepipidium và ấu trùng chết sau đó vài tuần dưới mặt đất cách từ 2-5cm.
Giai đoạn 1: Bướm thuộc chi Thitarodes đẻ trứng
Trong các bụi cây và đồng cỏ cao nguyên Tây Tạng Trung Quốc, xuất hiện loài sâu bướm Hepteridae. Thức ăn của chúng là rễ cây, thân của những loài Polygonaceae hay cây họ đậu. Dưới dạng bướm đêm, chúng giao phối và sinh sản con cái trên vùng cao nguyên đó. Vòng đời của loài Hepialidae khoảng 4 năm từ con nhộng đến trưởng thành và đẻ trứng. Riêng tuổi thọ của bướm đêm trưởng thành chỉ tính theo ngày. Con bướm đực bị chết sau khi giao phối. Do đó, họ Hepialidae chủ yếu sống dưới dạng ấu trùng.
Giai đoạn 2: Ấu trùng sinh ra và phát triển sâu non
Bướm đêm cái đẻ trứng ở nơi kín gió thường là sườn núi râm mát. Khí hậu trên cao nguyên khá lạnh, ấu trùng được sinh ra sẽ chui xuống đất và sinh trưởng ở đó từ 2-3 năm. Thức ăn chính là rễ cây. Theo lẽ tự nhiên, các ấu trùng này sẽ phát triển êm đềm như thế thành sâu non, chui khỏi kén. Sau đó lại thành bướm đêm. Tuy nhiên thế giới là sự sinh tồn, thiên địch của loài ấu trùng này gồm nhện, kiến bọ cánh cứng, ếch nhái,... Và đặc biệt hơn là loài nấm ký sinh Cordyceps.
Giai đoạn 3: Bào tử nấm ký sinh ấu trùng
Vào tháng 7, tháng 8 mùa đẹp nhất của cao nguyên, một số lương ấu trùng Hepialus nhỏ bé gặp phải các bào tử nấm kí sinh. Trong điều kiện thích hợp, loài nấm xâm nhập vào cơ thể ấu trùng qua mọi đường và nằm gọn trong cơ thể nó. Hình thành nên sợi nấm, hạch nấm. Các sợi nấm này hút cạn dinh dưỡng trong ấu trùng đến khi sự sống cạn kiệt, còn lại lớp vỏ đầy sợi nấm.
Giai đoạn 4: Hình thành đông trùng hạ thảo
Đến tháng 4, tháng 6 năm sau, khi băng tuyết tan trên cao nguyên. Cảm nhận hơi ấm của mặt đất, các sợi nấm nhô lên và phát triển thành tiểu cỏ màu nâu sẫm gọi là đông trùng hạ thảo. Có thể nói sự hình thành Cordyceps sinensis bị ảnh hưởng nhiều yếu tố như địa hình, phân bổ thực vật, điều kiện khí hậu và độ PH của đất.
Như vậy, quá trình sinh trưởng và phát triển của đông trùng hạ thảo bao gồm 4 giai đoạn. Đó là sự xâm nhập của bào tử nấm trên cơ thể ấu trùng sâu non, do vậy mà đông trùng hạ thảo vừa mang hình dáng của động vật, vừa mang hình dáng của thực vật. Chính quá trình hình thành đặc biệt này đã giúp đông trùng hạ thảo có được hàm lượng dược chất quý, vượt trội hơn hẳn so với những dược liệu thông thường.
