T. pavo có chiều dài cơ thể tối đa được ghi nhận là 25 cm[4]. Như những loài Thalassoma khác, T. quinquevittatum là một loài lưỡng tính tiền nữ (protogynous hermaphrodite), nghĩa là tất cả cá con đều phải trải qua giai đoạn trung gian là cá cái trước khi biến đổi hoàn toàn thành cá đực[3].

Cá con và cá cái đang phát triển có màu nâu tanin ở thân trên, trắng ở thân dưới và bụng. Cá cái trưởng thành có một đốm lớn màu đen ngay giữa lưng; hai bên thân có thể xuất hiện những vạch đứng màu xanh lam; cơ thể chuyển sang tông màu lục vàng hoặc đỏ da cam. Cá đực trưởng thành hoàn toàn có thân màu xanh lục lam sẫm với hai dải sọc đỏ và xanh lam ở sau đầu (phân biệt với T. newtoni đực). Đầu có các vệt đốm lớn màu đỏ với các đường sọc màu xanh lam; gáy có một khoảng màu vàng tươi. Đuôi cá đực có viền màu đỏ cam ở hai thùy, với dải đen ở gần gốc vây lưng và vây hậu môn[4].

Số gai ở vây lưng: 8; Số tia vây ở vây lưng: 13; Số gai ở vây hậu môn: 3; Số tia vây ở vây hậu môn: 11.