沙漠棉尾兔身長30-38cm，耳朵長度7cm，雌兔體重1kg，雄兔體重0.85kg。雌性沙漠棉尾兔略大於雄性。成年沙漠棉尾兔是淡色、棕褐色或灰色；身體的下腹部發白；喉頭經常有壹個橙棕色斑紋；尾巴環繞看起來象壹個棉花球。