C’est le plus petit de nos tritons : les adultes mesurent de 5 cm à 9 cm seulement et, pour cette raison, passent souvent pour des "larves" (de Salamandre tachetée, ou d'un autre Urodèle) auprès du grand public. La robe, brun sombre à beige, présente chez les individus en phase terrestre une large bande dorsale pâle à bords foncés irréguliers, associée à une ligne vertébrale brun-orangé. Le ventre est teinté de jaune ou d'un orange plus ou moins vif. L'ornementation dorsale décrite plus haut tend à s'estomper en phase aquatique, période durant laquelle l'épiderme devient par ailleurs très lisse (il est, au contraire, plutôt grenu en phase terrestre, comme chez beaucoup de tritons).
Le dimorphisme sexuel est particulièrement affirmé en phase nuptiale (aquatique) : les femelles présentent à ce moment-là des modifications corporelles assez subtiles, mais les mâles développent durant cette période des caractères sexuels secondaires bien visibles : tête à coloration contrastée (taches blanc-jaunâtre dessus et bandes de même teinte sur les côtés, bandeau latéral foncé parcourant l'iris de l'œil) ; queue distinctement tachetée-lignée à bordure inférieure blanche, tronquée et terminée par un court filament noirâtre et, surtout, pattes postérieures à palmures foncées tout à fait typiques (à l'origine du nom de l'espèce dans plusieurs langues). La larve, brun pâle et à tendance translucide, est grossièrement lignée de jaunâtre. Son comportement est plutôt benthique (elle demeure sur le fond des pièces d'eau) alors que les larves du Triton marbré (Triturus marmoratus) sont plutôt pélagiques (elles exploitent toute la colonne d'eau, évoluant souvent en pleine eau).
Notons que le Triton palmé, qui occupe amplement la chaîne pyrénéenne jusqu'à des altitudes ponctuellement très élevées (cf. "Répartition"), y est parfois confondu avec le Calotriton des Pyrénées (Calotriton asper).