Hươu sao một trong số ít loài hươu không bị mất đốm khi trưởng thành. Các mẫu đốm thay đổi theo khu vực. Các loài phụ trên đất liền có các đốm lớn hơn và rõ ràng hơn, trái ngược với các phân loài Đài Loan và Nhật Bản, các đốm này gần như không nhìn thấy. Nhiều quần thể được giới thiệu đến từ Nhật Bản, vì vậy chúng cũng thiếu các đốm đáng kể.

Màu sắc của lông từ màu gỗ dái ngựa đến màu đen, và các cá thể màu trắng cũng được biết đến. Trong suốt mùa đông, bộ lông trở nên sẫm màu hơn và xù xì hơn và các đốm ít nổi bật hơn, và một chiếc bờm hình thành ở mặt sau cổ của con đực. Chúng là động vật ăn cỏ có kích thước trung bình, mặc dù chúng có sự thay đổi kích thước đáng kể trên một số phân loài và sự dị hình giới tính đáng kể, với con đực luôn lớn hơn nhiều so với con cái. Chúng có thể cao từ 50 đến 110 cm (20 đến 43 in) ở vai và từ 95 đến 180 cm (37 đến 71 in) ở chiều dài đầu và thân. Đuôi dài khoảng 7,5–13 cm (3,0–5,1 in).

Phân loài lớn nhất là hươu sao Mãn Châu (C. n. Mantchuricus), trong đó con đực thường nặng khoảng 68–109 kg (150–240 lb) và con cái nặng 45–50 kg (99–110 lb), với vảy lớn. lên tới 160 kg (350 lb), mặc dù đã có ghi nhận về những con bò đực giống hươu Yezo sika nặng tới 170 kg (370 lb) hoặc 200 kg (440 lb). Ở kích thước khác, ở hươu sika Nhật Bản (C. n. Nippon), con đực nặng 40–70 kg (88–154 lb) và con cái nặng 30–40 kg (66–88 lb). Tất cả các hươu sao đều nhỏ gọn và có chân thanh lịch, với đầu ngắn, cắt tỉa, hình nêm và dáng vẻ sôi nổi. Khi được báo động, chúng thường có bộ lông loe ra đặc biệt, rất giống nai sừng tấm Mỹ.

Hươu sao có sừng thẳng đứng, mập mạp với một chiếc chùy nhô lên từ đỉnh lông mày và một bức tường rất dày. Một mốc trung gian hướng về phía trước ngắt dòng lên trên cùng, thường được chia. Đôi khi, gạc hươu sao phát triển một số vết cọ (vùng bằng phẳng). Con cái có một cặp mụn đen đặc biệt trên trán. Gạc có thể dài từ 28 đến 45 cm (11 đến 18 in) đến hơn 80 cm (30 in), tùy thuộc vào phân loài. Hươu đực cũng có bờm đặc biệt trong thời kỳ giao phối của chúng (mùa động dục)