短尾仓鼠外形与灰仓鼠相似。体形短而粗壮，四肢短小。吻短而具颊囊。耳形圆。尾短，尾基明显粗大，尾端变细，整个尾呈明显的楔形。
短尾仓鼠体背黄褐色带灰，老年个体黄色较重，幼年个体灰色较显著。有些个体背毛前后色比较一致，有些个体头背后方颜色较灰，而向后背黄褐色渐浓重。体被毛柔软，背毛毛基灰黑色，约占整个毛长的2/3以上，毛尖端黄褐色，在针毛间杂有纯黑色长毛。耳背黑灰色，基部色较浅，呈黄褐色。耳基前缘具一簇白色毛。
腹面毛白色，腹中央毛基淡灰色，向体侧越来越深。颈、喉颊为纯白色，有些个体胸部具黄褐色小斑块。背腹毛界线分明，腰部白色腹毛从两侧向上突入，使背腹分界成波浪状，不平直。
尾毛两色，上面同背毛，但色稍浅，腹面白色，尾基两侧臀部与背同色。四肢后背方毛色与背相同，但前肢背方色稍浅于体背或几呈白色，四肢腹面白色。足掌裸露，背面白色。
短尾仓鼠头骨整体粗壮。鼻骨较短，鼻骨的前部较宽，后端较窄。从鼻骨后缘，自额骨前缘，颌骨内侧向鼻骨方向凹陷，成纵向浅沟，老年个体尤为明显。颧弓从颌骨颧突处明显外突，颧宽较大，颧弓发达，但颧骨部分细弱。
两眼眶间平滑，无眶上嵴。顶骨外前角向前突呈略尖的三角形。顶间骨较狭窄，左右宽相当前后间距的4~5倍，前中央稍前突呈三角形。枕骨向后略突，在枕部中央及两侧形成3个泡状隆起。脑颅圆形，人字嵴，矢状嵴较明显，枕骨髁较靠后突出。
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