戈壁兔的体形较大，体重1.6—2.5千克，体长40—76厘米。身体纤细，头部较小。它的背面毛色有变异，为沙黄色和黑色。

在冬天，随着皮毛变厚，戈壁兔毛色会变成灰褐色或沙棕色，下体浅黄色至白色，尾巴黑褐色。它的听觉、视觉都很发达。终生生活于地面，不掘洞，善于奔跑。