ニオイバンマツリ最大の特徴といえば、咲き進むにつれて花色が劇的に変化するミステリアスな生態です。開花初日は鮮やかな濃紫色を呈し、2日目には淡い藤色やラベンダー色へと移ろい、3日目には純白へと退色します。一株のなかで開花日の異なる花が混ざり合うことで、まるで紫と白の2色の花が同時に咲いているようなコントラストが生み出されます。
この色彩変化の裏には、花弁に含まれる色素アントシアニンの分解メカニズムが存在します。蕾から開花直後にかけて蓄積されていたアントシアニンは、外気中の酸素や光、そして花弁細胞内の酵素反応によって急速に分解・酸化されていきます。色素が失われるプロセスに伴って紫色の成分が抜けていき、最終的に色素を持たない白へと変化を遂げます。花弁の老化に伴う受粉完了のサインを昆虫に知らせるための、高度な適応進化の結果です。
また、夕暮れ時から夜間にかけて周囲を満たす濃厚な芳香の主成分は、リナロールや安息香酸メチル、ベンジルアルコールなどの揮発性有機化合物です。昼間よりも気温が下がる夜間に放香ピークを迎える性質があり、これは原産地である南米の森林において、夜行性のガ（蛾）を効率的にポリネーター（花粉媒介者）として引き寄せる生態戦略に基づいています。開花初日の紫色の花が最も強く香り、白く退色するにつれて香りは穏やかになっていきます。
