Cheo cheo có đầu hình tam giác, lưng vòm cung, cơ thể tròn cùng một phần tư cơ thể phía sau nhô cao. Bốn chân mỏng, ngắn chống đỡ cho cheo cheo, khoảng bằng đường kính cây bút chì. Mặc dù cheo cheo Java không có gạc hay sừng như loài hươu thực sự, nhưng cheo cheo đực có răng nanh trên kéo dài giống ngà voi, nhô ra hướng xuống từ hàm trên dọc theo hai bên miệng. Con đực sử dụng "ngà" để bảo vệ bản thân và bạn tình chống lại đối thủ.[11] Cheo cheo cái có thể phân biệt với cheo cheo đực do chúng thiếu cặp răng nanh nổi bật, và hơi nhỏ hơn so với con đực.[8] Biên độ kích thước trung bình của cheo cheo Java khoảng 1–2 kg (2,2–4,4 lb), cheo cheo cái rơi vào khoảng nhỏ cuối chuỗi biên độ. Cheo cheo Java có thể phân biệt lẫn nhau do thiếu răng cửa trên. Bộ lông có màu nâu ửng đỏ còn dưới bụng màu trắng. Đốm trắng nhạt hoặc vết thẳng đứng cũng xuất hiện trên cổ con vật.[8]

Cheo cheo Java có chiều cao trung bình khoảng 30 cm (12 in), chiều dài trung bình khoảng 45 cm (18 in) và đuôi dài trung bình 5 cm (2,0 in). Cheo cheo Java là loài nhỏ nhất còn tồn tại thuộc bộ Artiodactyla (guốc chẵn).[8][12] Cheo cheo Java là động vật máu nóng và sinh vật hằng nhiệt, tỷ lệ trao đổi chất cơ sở trung bình đạt 4,883 W.[8] Tragulus javanicus cũng sở hữu hồng cầu nhỏ nhất trong số những loài hữu nhũ, lượng hồng cầu đơn nhất đạt 12,8% trên tổng số hồng cầu đục lỗ trong chúng.[13] Hồng cầu hốc đơn nhất và chưa bao giờ nhìn được trước sinh lý cùng bệnh lý. Cheo cheo Java cũng được xét là động vật nhai lại nguyên thủy nhất, do đó chúng cung cấp liên kết sống giữa loài không nhai lại và loài nhai lại.[14]