Cú diều phương Bắc đực dài 36–42,5 cm (14,2–16,7 in), nặng khoảng 300 g (11 oz). Chim mái hơn to hơn, dài 37,2–44,7 cm (14,6–17,6 in), nặng chừng 340 g (12 oz). Cả con trống và mái đều có sải cánh dài ngang nhau, khoảng 45 cm (18 inch). Bộ lông của chúng thường có màu nâu sậm với đốm trắng trải khắp mặt lưng, trên cổ có một dề đen kiểu chữ v. Mặt bụng phủ lông trắng xen kẽ sọc nâu. Nó cũng có đuôi khá dài. Mặt dẹp, có màu trắng khói ám với rìa đen, mắt vàng và mỏ cong.[4]

Cú diều phương Bắc được cho là gợi đến diều hâu ở cả bề ngoài và hành vi. Ở Bắc Mỹ, dáng bay của nó được đem so với diều hâu Cooper (Accipiter cooperii).[5]