描述相比于大山雀，沼泽山雀的体形明显要小一些，其体长约为11厘米左右。沼泽山雀雄雌同形同色，成鸟头顶和后颈黑色，部分亚种略带凤头，下喙基部亦有一块黑色羽毛，远看犹如蓄着黑色的山羊胡子一般。
两颊及喉部白色这两块白色延伸致颈后，这两道白色的长度，由头顶延伸到颈后的黑色区域的宽度是区别本物种与近似的褐头山雀的一个鉴别特征；上背翅及腰部灰褐色，尾羽亦为灰褐色但颜色较腰背为深，下体胸腹部为污白色，两胁略沾褐色。虹膜深褐色，喙黑色黑，脚深灰色。沼泽山雀的叫声似大山雀但音调更高听起来更尖锐，另外鸣声也是区别本物种与褐头山雀的一个重要鉴别依据。
沼泽山雀华北亚种（学名：Parus palustris hellmayri）。分布于朝鲜以及中国大陆的河北、河南、山东、陕西、山西、江苏、安徽等地。该物种的模式产地在北京。