Die Blaumeise ist mit einer Körperlänge von knapp 9 - 12 Zentimetern deutlich kleiner als die Kohlmeise.
Die hellblauen Gefiederpartien am Kopf und auf der Oberseite treten in Mitteleuropa bei keinem anderen Singvogel auf.
Generell ist die Blaumeise ein Vogel des Flachlands. In den Alpen liegt die Grenze zwischen 1.300 und 1.700 Metern, in den Pyrenäen um 1.800 Meter und
im Kaukasus bei 3.500 Metern.
Die hilfreichsten Gefiedermerkmale für die Geschlechtsunterscheidung sind die Breite und Färbung des Halsbandes + Stirn, Flügelbinde und Steuerfedern.
Bei der Nominatform liegt die Flügellänge der Männchen zwischen 65 und 71 Millimetern, die der Weibchen zwischen 62 und 67 Millimetern.
Die Schwanzlänge beträgt im Mittel 51,5 Millimeter beim Männchen, für Weibchen ist sie mit 49,6 Millimeter angegeben.