伊犁鼠兔外形像兔子又像老鼠，成年伊犁鼠兔体重240克，体长约160-200毫米，[2] 耳和后足的长度是鼠兔属里最大的一种。耳，须很长，超过8厘米。毛色较鲜艳，额头和颈侧有3块棕色斑点，额、顶是明显的锈棕色斑，颈背有一块浅色斑。夏毛体背棕黄或棕褐，头骨门齿孔和腭孔为一孔。是中国特有物种，是当前国际公认的鼠兔属仅有的24个物种中，耳朵最大、后足最长、体形最大的一种。[3] 外形略似鼠类，耳短而圆，尾仅留残迹，隐于毛被内。因牙齿结构（如具两对上门齿）、摄食方式和行为等与兔子相象，故名。后肢比前肢略长或接近等长；头骨上面无眶上突；上颚每侧只有2枚臼齿。雄性无阴囊，雌兽有乳头2-3对；全身毛被浓密柔软，底绒丰厚，与它们生活在高纬度或高海拔地区有关；毛被呈沙黄、灰褐、茶褐、浅红、红棕和棕褐色，夏季毛色比冬毛鲜艳或深暗。[4] 上颌有1对前后重叠的门齿。和像啮齿动物一样，在门齿与颊齿间有宽阔的齿隙（缺犬齿、部分门齿和部分前臼齿）。草食性，具双重消化功能，即盲肠富集大量维生素后，胶囊裹着成软粪，自肛门排出，再被自己吞咽，又经消化，充分利用维生素（软粪含维生素比正常粪便多数倍），再排出的粪便才是圆形硬粪便。