Planta herbácea con una altura comprendida normalmente entre los 1 y 3 dm.El tallo es erecto con ramificación un poco alejada de la base. Desde la base de la planta está cubierto de pelos ramificados, dispuestos muy densamente y cortos (tomentosos), que van desapareciendo o se reduce su densidad a medida que nos aproximamos a las inflorescencias.
Las hojas son simples de elípticas a ovales con los bordes enteros. Tiene dos tipos de hojas, las basales de hasta 2 × 0,5 cm; arrosetadas (pegadas al suelo y formando una roseta, del centro saldrá el tallo), se aprecia bien en la fotografía de las hojas basales y las caulinares (las que están a lo largo del tallo), éstas son más pequeñas como se aprecia en la fotografía son sésiles, esto es carentes de pecíolo.Las inflorescencias se presentan en racimos, en el extremo de las ramas o el tallo, no demasiados compactos, éstas se van separando unas de otras a medida que el tallo crece, por lo que los pedúnculos de los frutos maduros estarán separados del orden de un centímetro entre ellos.
Las flores hermafroditas (con los atributos de ambos sexos) de unos 5 mm de diámetro, normalmente con cuatro pétalos blancos, espatulados. Se distinguen en ella sin dificultad todos los órganos florales.El fruto es una silicua linear aparece del centro de la flor, alargado, de unos 3 cm de longitud y 1 mm de anchura, cilíndrico, un poco arqueado y sin pelos. Éstos contienen dos cavidades en las que se alojan las semillas ovoideas en hilera, sin tocarse entre ellas, en número elevado; unas 30 por silicua. En la madurez tienen un color anaranjado son lisas y miden medio milímetro aproximadamente.
Es una planta anual, raramente bienal; con un ciclo corto, inferior a cinco meses. En laboratorios se obtiene entre las 8 y 10 semanas.
En el año 1907 el Dr. F. Laibach (1885-1966) descubrió el número de cromosomas de la Arabidopsis thaliana: 2n = 10; sugiriendo el potencial para la experimentación genética, entre otras razones por la brevedad de su ciclo vital.
En el año 1996 más de doscientos científicos que trabajan en 35 instituciones diferentes crean el proyecto de investigación, AGI (Iniciativa para el Genoma de la Arabidopsis). En diciembre del año 2000 se presentó por vez primera el mapa genético de la planta con 25 498 genes identificados que codifican proteínas de 11 000 familias, la Arabidopsis thaliana, se convertía así en la primera planta cuyo genoma ha sido secuenciado.
Su genoma posee un tamaño de aproximadamente 135 Mb, y durante bastante tiempo se pensó que su genoma era el más pequeño de entre las plantas con flores. Hoy día se sabe que las plantas del género Genlisea poseen un tamaño de genoma más pequeño, del orden de 63,5 Mb.