Cet oiseau possède un corps arrondi et une très longue queue. C'est précisément cette longue queue étagée, avec du noir, du blanc, du brun et du rose, qui fait qu'on ne peut confondre cette mésange avec aucun autre oiseau. D'après la coloration de la tête, on distingue deux sous-espèces : l'espèce nordique (Aegithalos caudatus caudatus) qui a la tête d'un blanc pur et l'espèce d'Europe Centrale (Aegithalos caudatus europaeus) qui porte un bandeau en arc de cercle au-dessus de l'œil, allant se fondre dans le noir du dos. Les hybrides de ces deux sous-espèces sont reconnaissables au bandeau non achevé ou à peine esquissé. Les ailes sont blanc et noir, le corps blanc rosé. Mâle et femelle sont identiques. Les jeunes ont les joues, le  cou et le dos brun-noir, plus terne que les adultes, et ils n'ont pas la teinte rosâtre de leurs parents. Malgré son nom, ce n'est pas une véritable mésange et elle n'appartient pas à la même famille.

Nidification : La mésange à longue queue se différencie des autres mésanges par le fait qu'elle ne niche pas dans des cavités, mais construit son propre nid sur un arbre ou un buisson. Elle se range parmi les meilleurs bâtisseurs au royaume des oiseaux, et en dépit du fait qu'elle constitue un des plus petits oiseaux par la taille (elle pèse 8 à 9 grammes), son nid est vaste, atteignant en moyenne 20 centimètres sur 12.

Les parois du nid ont une épaisseur de 1,5 à 2,5 cm et son tissées presque exclusivement de mousse et de lichen, avec une plus petite quantité de fibres végétales. La surface en est parfaitement masquée par des bribes d'écorce, des toiles d'araignée et des cocons d'insectes, si bien qu'ainsi camouflé, le nid passe  complètement inaperçu sur un tronc de chêne couvert de mousse ou dans l'entrelacs des branches hérissées d'aiguilles des jeunes bois d'épicéas. Tout aussi surprenante est l'incroyable quantité de petites plumes dont cette mésange garnit le creux de son nid. Le nid est une construction ovale, complètement fermée, avec une entrée latérale dans la partie supérieure. Sa construction prend aux deux bâtisseurs entre 15 et 20 jours. Les oeufs, au nombre allant de 6 à 12, sont couvés par  la femelle seule pendant 12 ou 13 jours. Les petites mésanges restent au nid pendant 15 à 18 jours avant de prendre leur envol. Elles restent cependant près de leurs parents et on a même constaté qu'elles les aident à nourrir leurs petits frères et sœurs nés d'une couvée suivante.