นกเจ้าฟ้าหญิงสิรินธรเป็นนกนางแอ่นขนาดกลาง มีความยาวจากปากจดหางประมาณ 12 -13 ซม. ความยาวเฉพาะหาง มากกว่า 9 ซม. ลำตัวสีดำสนิท มีเหลือบสีน้ำเงิน-เขียวเข้มบางส่วน บริเวณตะโพกสีขาวแยกบริเวณหลังสีดำเหลือบสีน้ำเงิน-เขียวเข้มและตอนบนของหางสีเดียวกันออกจากกัน หัวสีเข้มกว่าหลัง บริเวณคางมีกระจุกขนสีดำคล้ายกำมะหยี่ไปถึงหลังส่วนบน[2] ปีกสีดำ หางสีดำเหลือบเขียว ขนหางมนกลมแต่ขนคู่กลางมีแกนยื่นออกมาเป็นเส้นเรียวยาวประมาณ 10 ซม.ปลายแผ่เล็กน้อย มองเห็นได้ชัดเจน[8]

ชาวบ้านในบริเวณที่ค้นพบเรียกนกชนิดนี้ว่า “นกตาพอง” เนื่องจากลักษณะของตาที่มีวงขาวล้อมรอบ ขอบตาขาวเด่นชัด นัยน์ตาและม่านตาสีขาวอมชมพูเรื่อ ๆ ปากกว้างสีเหลืองสดแกมเขียว มีแต้มสีดำรูปโค้งที่ปากบน ขาและเท้าใหญ่แข็งแรงมีสีชมพู ไม่ส่งเสียงร้องในฤดูหนาว และเสียงร้องในช่วงผสมพันธุ์ยังไม่ทราบ[2]

ทั้งสองเพศมีลักษณะคล้ายกัน นกวัยอ่อนมีหัวสีน้ำตาล คอแกมขาว ลำตัวออกสีน้ำตาลมากกว่านกโตเต็มวัย ไม่มีขนเส้นเรียวเล็กที่ปลายหาง[9] นกวัยอ่อนจะผลัดขนในเดือนมกราคมถึงเดือนกุมภาพันธ์[2]