からだは主枝から小さな葉や気泡を四方に密に出し，細く毛羽だった猫の尾のようである。付着器は平たい盤状で，直径１〜１．５ｃｍ。直径２〜３ｍｍの円柱状の茎で，わずかに直立し（高さ１ｃｍ以下），茎頂から長い主枝を数本〜十数本出す。主枝に小さい葉や紡錘形の小さな気胞が密生した様子が動物の尾のような印象であり，「海の虎の尾＝ウミトラノオ」と和名がつけられた。生長した主枝は小枝を羽状に多数分枝するようになる。小枝からも葉や気胞を密に発出するが，その頃の主枝自体は，葉や気胞が脱落し，まばらに葉を残すものの，ほぼ軸のみとなっている。環境によっては，時に１ｍを越えるまでに生長することがあり，一見するとタマハハキモクなどに似た形態となることもある。生体は緑がかった濃い茶色〜濃褐色。押し葉標本は台紙によくつかない。雌雄異株。

高さ：１０〜４０ｃｍ，時に１ｍ近くに達する