羅紋鴨體長48-54 cm，雄鴨體重713 g，雌鴨體重585 g。該物種雄雌鴨異形異色，雄性頭部為帶金屬光澤的紫紅色，額部近嘴基處有一很小的白色色塊；后頸及頸側的羽毛略長，垂于腦后，為帶金屬光澤的綠色，自頭頂的紫紅色到頸部的綠色過渡平緩，沒有突兀的顏色變化；頜部有一月牙形的橫白斑，白斑下部為一條很細的暗綠色頸環，上背及肩部灰白色，下背和腰部暗褐色；胸部密布黑色的波狀紋，遠看呈灰色，兩脅亦密布波狀紋，但紋路較細，遠看呈淡灰色，兩側的尾下覆羽奶油黃色，在臀部形成兩塊類似雄性綠翅鴨的“奶油屁股”；該物種雄鳥最顯著的特征是它伸長并向下彎曲呈鐮刀狀的三級飛羽，長長地拖在水中，這是其他鳥類所不具有的。雌性以深棕色和黑色為基色，不具有雄性特有的鐮刀狀三級飛羽，造成辨識上的困難，尾羽略長而尖，但不似針尾鴨雌鳥那般體形修長，頭形和軀體體形隱約可見雄性的影子可以作為辨識的依據。