Мелкая (размером с воробья), пестро окрашенная, подвижная и крикливая птица, самая крупная синица в фауне России. Благодаря весьма характерному облику, повсеместному распространению и высокой численности хорошо известна любителям птиц. Длина тела 12,5–14 см, масса 12–22 г.
Самец и самка окрашены в целом сходно. Окраска яркая и контрастная. Верх тела буровато-зеленый, низ лимонно-желтый, крылья и хвост серовато-голубые. Голова черная с голубоватым отливом на шапочке. На затылке, позади черного темени, небольшое белесое пятно, плавно переходящее в желтовато-зеленый зашеек и зеленый цвет спины. От основания клюва, под уздечкой и глазом находится большое каплевидное белое пятно — «щека», по своему заднему краю обведенная широкой черной полосой. Черное горло в центре груди переходит в широкий черный «галстук», который у самцов проходит через всю грудь, брюхо, сильно расширяется на уровне лап, а затем, заметно сужаясь, доходит до самого конца подхвостья. Белые концы больших кроющих второстепенных маховых перьев образуют четкую белую полосу, хорошо заметную поперек сложенного крыла. На третьестепенных маховых перьях контрастные светло-голубые каемки. Наружные опахала крайней пары рулевых перьев целиком белые, небольшие белые пятна имеются на концах еще двух прилегающих к ним пар рулевых перьев. Подхвостье голубовато-серое. Клюв и глаз черные, лапы серо-голубые.
Самка окрашена чуть тусклее, черные партии оперения лишены металлического отлива, галстук гораздо уже, чем у самца, иногда прерывистый, без расширения на брюхе.
У молодых птиц все участки черного оперения на голове замещены оливково-бурым. Крылья и хвост с заметным серовато-оливковым налетом. Щеки желтоватые, нерезко ограниченные по заднему краю, основание клюва и углы рта желтые. На месте галстука короткая, исчезающе тонкая буроватая полоса, едва доходящая до брюха.
От лазоревки отличается более крупными размерами, наличием черной шапочки, отсутствием белой брови и темной полосы через глаз, а главное — широким черным галстуком, тянущимся от горла до брюха.
От московки и всех остальных синиц отличается размерами, наличием в окраске зеленых и желтых тонов и все тем же широким черным галстуком.
Голос очень звонкий и громкий, звуковой репертуар чрезвычайно разнообразен. Набор позывок включает короткие крики «пит…», «цит…», «цсии…», «тиньк…» — последняя очень похожа на позывку зяблика, серии криков: «чи-чи-чи-чи…» или «чаа-чаа-чаа…». Песня весьма однообразна, это многократно повторяющаяся двух- или трехсложная фраза: «тии-чии…», «вии-тии…» или «чинь-чи-вир…», «ти-ти-ви…». Самка поет редко, ее песня мало отличается от песни самца.
Полный определитель птиц европейской части России / Под общей редакцией д.б.н. М. В. Калякина: В 3 частях. - Часть 3. М.: ООО "Фитон XXI", 2014.