Đuôi cụt cầu vồng có chiều dài từ 16–18 cm (6,3–7,1 in),[3] và nặng 52–88 g (1,8–3,1 oz). Con cái nặng 67 g (2,4 oz), trung bình hơn một chút so với khối lượng của con đực (62 g (2,2 oz)).[9] Nó thường đứng thẳng trong khi tìm kiếm thức ăn hoặc nghỉ ngơi, với đôi chân hơi cong và cơ thể được giữ ở góc 60–70°. Nó di chuyển xung quanh bằng cách nhảy.[10] Đầu, cổ, ức, sườn và bụng trên của nó có màu đen nhung. Phần mình của nó có màu xanh ô liu và phần dưới bụng và vỏ bọc của nó có màu đỏ tươi. Đôi cánh có màu xanh lá cây với ánh vàng và có một mảng màu xanh lam sáng trên lớp vỏ cánh nhỏ hơn, lông bay và lông cánh có màu đen. Đuôi có màu xanh ô liu với phần gốc màu đen và phần đuôi trên đôi khi có một dải màu xanh bạc ngang qua chúng.[3] Nó có mỏ đen, chân hồng, mắt nâu và sọc hạt dẻ dọc theo mỗi bên đỉnh đầu.[9] Nhiều cá thể có các vệt tối đặc trưng của họ đuôi cụt, có thể là hình mũi tên hoặc sọc ở phần thân trên; kiểm tra Bộ sưu tập chim đã tìm thấy khoảng 60% đuôi cụt cầu vồng có chúng. Điều này thay đổi theo từng khu vực, vì chim từ Darwin được tìm thấy không có.[7] Một điểm độc đáo trong họ đuôi cụt, các vệt không mờ hoặc đen mà thay vào đó là màu đồng.[5]

Bộ lông về cơ bản là giống nhau ở cả hai giới; con cái có thể có màu vàng da bò hơn một chút ở hai bên và màu đỏ hơi khác ở bụng dưới, nhưng những khác biệt này không làm cho giới tính có thể phân biệt bằng bộ lông.[9] Phân loài P. i. johnstoneiana rất giống với chủng loài được đề cử ngoại trừ lông mày màu hạt dẻ lớn hơn cũng như có đốm cánh nhưng tổng thể chim nhỏ hơn một chút.[3]