Chiều dài của cuốn chiếu dao động trong khoảng rất lớn, có thể từ 2 đến 280 milimét (0,079 đến 11,024 in), và có thể có từ 11 đến hơn 100 đốt. Nhìn chung chúng có màu nâu hay đen mặc dù một số loài mang màu sắc khá sặc sỡ.

Đặc điểm nổi bật nhất của cuốn chiếu là số lượng chân cực kì lớn. Trên thực tế cuốn chiếu là nhóm động vật nhiều chân nhất thế giới, với loài Illacme plenipes đứng đầu bảng với 750 cái[4][8]. Số lượng chân lớn khiến các loài cuốn chiếu di chuyển chậm nhưng có sức đào bới rất khỏe[5]. Với các chân và cả cơ thể di chuyển theo dạng sóng, cuốn chiếu có thể dễ dàng chui đầu xuống dưới đất sâu. Chúng cũng có khả năng "xây dựng" khá tốt, thể hiện trong việc củng cố các hang đào bằng các vật liệu sẵn có chung quanh. Cơ thể cuốn chiếu phân làm nhiều đốt và vì vậy chúng di chuyển theo dạng sóng, về phía trước và có thể cả về phía sau.

Phần đầu của cuốn chiếu thường có dạng tròn ở mặt trên và dẹt ở mặt dưới, phần dưới của đầu cũng mang hàm nhai rất lớn. Cơ thể có hình dạng ống tuýp tròn hay dẹt, với một tấm làm bằng chitin ở lưng, mỗi tấm ở một bên hông, và 2 hay 3 tấm ở mặt bụng. Nhiều loài cuốn chiếu có các tấm này hòa lẫn với nhau ở các mức độ khác nhau, đôi khi hợp nhất lại thành một vòng hình nhẫn. Các tấm này rất cứng và được tích hợp các muối canxi trong thành phần hóa học.[9] Do không có các lớp chống thoát nước dạng sáp[5], cuốn chiếu dễ mất nước qua da và phải dành phần lớn thời gian chui rúc trong đất ẩm hay ở những nơi có không khí ẩm.[10]

Trái với rết hay các động vật có cấu tạo tương tự khác, mỗi đốt của cuốn chiếu có 2 cặp chân (từ đó hình thành cái tên "chân kép" Diplopoda) chứ không phải 1 cặp. Nguyên do của việc này là, thật ra mỗi "đốt" của cuốn chiếu là do 2 đốt nhập lại với nhau ngay từ hồi giai đoạn bào thai; vì vậy chúng cũng được gọi là các "đốt kép". Một số đốt đầu nằm ngay sau phần đầu không nhập với nhau như vậy: đốt đầu tiên không có chân và được đặt tên là "đốt cổ", các đốt từ 2-4 chỉ có 1 cặp chân mỗi đốt. Đối với một số loài cuốn chiếu, một vài đốt cuối cùng cũng không có chân, và đốt ngay chót cùng của con vật mang một cái trâm.[9]

Cuốn chiếu hô hấp thông qua hai cặp lỗ thở tại mỗi đốt kép. Các lỗ thở này thông với một khoang trong cơ thể và từ đó nối thông với hệ thống khí quản. Tim chạy dọc theo chiều dài cơ thể với một động mạch chủ chạy tới đầu. Cơ quan bài tiết bao gồm một cặp vi quản Malpighi nằm gần phần giữa của ruột.[9]

Đầu cuốn chiếu có một cặp cơ quan cảm giác gọi là cơ quan Tömösváry. Chúng tọa lạc ngay tại phần trước và bên của râu và sắp xếp thành một vòng bầu dục ở gốc râu. Có khả năng cơ quan này được dùng để cảm nhận độ ẩm môi trường và có thể có khả năng cảm thụ các chất hóa học. Mắt của cuốn chiếu là mắt kép, bao gồm nhiều mắt đơn phẳng sắp xếp thành cụm ở trước và hai bên đầu. Nhiều loài cuốn chiếu, bao hàm các loài chuyên sống trong hang đào như Causeyella, có mắt bị tiêu biến khi lớn lên.

Theo Sách Kỷ lục Guinness loài cuốn chiếu châu Phi khổng lồ Archispirostreptus gigas có thể dài tới 38,6 xentimét (15,2 in).[11]