绒毛猴体格非常强壮，身长约55厘米，尾巴稍长于身体，体重在6800~9100克之间，是一种个儿较长的猴子。它四肢发达，常用能缠卷的长尾巴倒挂在粗大的树枝上。它双唇紧闭，额头紧皱的脸上长着络腮胡。见到人，它常常不动声色，安详地凝视着你。它的毛质与其他猴子不同，兼具短、细、厚、软4个特点，因而得名绒毛猴。它的毛色有灰、暗灰、黄褐和黑棕4种，不知内情者常常会误认为是不同种类的绒毛猴。
但是，不管绒毛猴是什么样的毛色，它们裸露的面部几乎都是黑色的，这是一个重要的外部鉴别特征。虽然绒毛猴被认为是栖居于树上的动物，但是它们也常常到地面上活动，用后肢直立行走、跳跃，以长臂摇摆平衡身体，还时时用它的长尾巴作为支柱。因此，确切地说，绒毛猴应属于树、地两栖动物。
一般来说，哺乳动物常有争雌格斗现象。但据美国生物学家T.R.迪弗勒博士对绒毛猴的5年实地考察，没有发现绒毛猴群内雄猴之间有明显的主从之分，也无争雌格斗现象，彼此之间亲密得很，大家都有与雌猴交配的机会。雌猴每隔2~3年产仔1只，怀孕期为7.5个月，产仔可以在一年中任何时候，但多半在5~10月。
迪弗勒博士在跟踪考察中，还发现雄性绒毛猴对幼猴的疼爱程度在猴类中是十分罕见的，它们似乎有义务保护和护理每只新生幼猴。无论幼猴和母猴走到哪里，雄猴总是陪伴着它们。这种照料行为，还表现为雄猴能高度忍耐顽皮淘气的幼猴。迪弗勒博士经常看到一只正在休息或睡觉的雄猴，突然被几只打打闹闹的幼猴撞击。虽然遭受幼猴干扰，雄猴却从不发怒，最常见的反应是爬起来离开，仅此而已。