Planta herbácea, geralmente entre 1 e 3 dm de altura, com um caule erecto ramificado ligeiramente afastado da base. Da base da planta é coberta com pêlos ramificados, densamente dispostos e curtos (tomentose), que desaparecem ou se tornam menos densos à medida que as inflorescências se aproximam.
As folhas são simples elípticas a ovais com margens inteiras. Tem dois tipos de folhas, as basais de até 2 × 0,5 cm; arrosetadas (presas ao solo e formando uma roseta, a partir do centro o caule surgirá), é bem apreciada na fotografia das folhas basais e das folhas caulinares (as que se encontram ao longo do caule), estas são mais pequenas como se pode ver na fotografia são sésseis, ou seja, sem pecíolo.As inflorescências são apresentadas em cachos, no final dos ramos ou do caule, não muito compactos, estes são separados uns dos outros à medida que o caule cresce, de modo que os pedúnculos dos frutos maduros serão separados da ordem de um centímetro entre eles.
As flores hermafroditas (com os atributos de ambos os sexos) de cerca de 5 mm de diâmetro, normalmente com quatro pétalas brancas, espatuladas. O fruto é uma silíqua linear, alongada, com cerca de 3 cm de comprimento e 1 mm de largura, cilíndrica, ligeiramente arqueada e sem pêlos, aparecendo a partir do centro da flor. Estas contêm duas cavidades nas quais as sementes ovóides estão alojadas em fila, sem se tocarem, em grande número, cerca de 30 por silíqua. Quando maduras, são de cor laranja, lisas e medem cerca de meio milímetro.
É uma planta anual, raramente bienal, com um ciclo curto de menos de cinco meses. Em laboratórios é obtido entre 8 e 10 semanas.
Em 1907 o Dr. F. Laibach (1885-1966) descobriu o número de cromossomas da Arabidopsis thaliana: 2n = 10; sugerindo o potencial de experimentação genética, entre outras razões devido ao seu curto ciclo de vida.
Em 1996 mais de 200 cientistas trabalhando em 35 instituições diferentes criaram o projeto de pesquisa, AGI (Arabidopsis Genome Initiative). Em dezembro de 2000, o mapa genético da planta foi apresentado pela primeira vez, com 25.498 genes codificadores de proteínas identificados de 11.000 famílias, fazendo da Arabidopsis thaliana a primeira planta cujo genoma foi sequenciado.
Its genoma tem aproximadamente 135 Mb de tamanho, e durante muito tempo pensou-se que seu genoma era a menor de todas as plantas floridas. Sabe-se agora que as plantas do gênero Genlisea têm um genoma menor, da ordem de 63.5 Mb.