成虫：体色灰黑，体形雌蛾略大于雄蛾，体长分别为18～20mm和16～18mm。复眼球形，黑色。触角栉齿状，雌蛾触角较雄蛾短，体和翅都是灰褐色，前翅外缘呈不规则齿状，有灰褐色缘毛，中央有两条黑色曲折的横线。后翅外缘呈齿状，有灰褐色缘毛。前后翅上均散有不规则的深褐色横纹。足暗褐，中足胫节有1对小刺，后足胫节有2对。
卵：扁平椭圆形，中央略凹，大小约0.8mm×0.5mm。初产时淡绿色，孵化前变为暗紫色。未受精卵，产出时呈黄色。
幼虫：体圆筒形，前细后粗，背面散有黑色小点，酷似桑树小枝。成熟幼虫体长约52mm，头部暗褐色。胸部第2、第3节背面各有8个小黑点，排成1横排。腹足2对，着生在第6、第9腹节上。头、胸、翅芽和足上有粗糙不规则皱纹，第1～8腹节有许多刻点，臀棘略呈三角形，上生8根钩刺，中间2根最长，尖端向左右两侧弯曲。
蛹：圆筒形，长17～22mm，紫褐色，具粗糙不规则的皱纹，臀棘略呈三角形，茧浅褐色，茧层疏薄。

桑尺蠖是一种以幼虫为害冬芽及萌发后的嫩芽嫩叶的重要害虫之一。以春季、秋季危害最重。近年来，桑园桑尺蠖发生量逐年增加，危害猖獗，发生严重地方桑叶生产损失率达15%以上，给桑树生产造成严重损失。