Linnun pituus nokan kärjestä pyrstön kärkeen on 10,5–12,5 cm, ja lintu painaa suurin piirtein 10–11 g. Sen päälaki ja siivet ovat siniset, selkä vihertävä ja alapuoli keltainen. Naama on valkoinen. Linnulla on musta raita silmien kohdalla. Raita on myös yksi sen tärkeistä tuntomerkeistä. Etenkin vanhan koiraan sininen väri on hyvin kirkas, naaras on selvästi himmeämmän värinen.
Ihmissilmälle sinisenä näkyvä väri on todellisuudessa ultraviolettia, ja eräiden tutkimusten mukaan naaraita viehättää varsinkin päälaen runsas ultravioletti.
Koiras on naarasta hieman kookkaampi. Nuori lintu on kesällä muuten samanvärinen kuin aikuinen, mutta kaikissa väreissä on kellahtava sävy. Vanhat linnut sulkivat heinä–syyskuussa koko puvun. Nuoret linnut vaihtavat elo–lokakuussa koko höyhenpukunsa, mutta eivät siipisulkia, käsisulkien peitinhöyheniä ja usein vain uloimman pyrstösulkaparin. Sulkasadon jälkeen vanhojen ja nuorien erottaminen maastossa on vaikeaa.
Sinitiaisen laulu on kirkasta, korkeaa helinää, ja koiras kajauttaa sen yleensä puun latvasta maaliskuusta alkaen. Kutsuäänet ovat korkeita tiitityksiä, varoitusääni on käheää särinää.
Vanhin Suomessa rengastettu sinitiainen on ollut 8 vuotta 9 kuukautta ja 15 päivää vanha. Euroopan vanhin on ollut Britanniassa rengastettu sinitiainen: 9 vuotta 8 kuukautta.
Sinitiainen pesii suuressa osassa Eurooppaa. Idässä levinneisyysalue ulottuu Aasiaan aina Syyriaan ja Iraniin asti. Lisäksi sinitiaista tavataan Luoteis-Afrikassa ja Kanariansaarilla. Koko maailman populaation suuruudeksi on arvioitu 10 miljoonaa yksilöä. Arviota on tosin pidettävä pahasti aliarviona, sillä yksistään Britanniassa arvioidaan pesivän yli 4 miljoonaa paria ja koko Euroopassa 16–21 miljoonaa paria.
Suomessa yhtenäinen esiintymisalue on linjan Tornio–Joensuu eteläpuolella. Lajia tavataan myös Lapissa. Sinitiainen on runsastunut voimakkaasti viime vuosikymmeninä ja laajentanut elinaluettaan kohti pohjoista. Syitä runsastumiseen ovat ainakin lisääntynyt lintujen talviruokinta, sopivien linnunpönttöjen määrän kasvu ja järviruokokasvustojen leviäminen (sinitiaiset syövät ruo’on sisällä talvehtivia selkärangattomia, jotka ne kaivavat esiin vahvan nokkansa avulla).
Ensimmäinen sinitiaisen pesintä Suomessa varmistettiin niinkin myöhään kuin vuonna 1859 Helsingissä. Sata vuotta myöhemmin parimäärän arvioitiin olleen yli 50 000. 1990-luvun lopulla Suomessa pesivä sinitiaiskanta oli noin 150 000 – 200 000 paria. Nyt arvio on yli puoli miljoonaa, ja talvella lintuja voi olla paljon enemmänkin.
Sen elinpiiriä ovat lauhkean vyöhykkeen lehtisekametsät, puutarhat, pihat ja puistot. Se pesii harvalukuisena myös talousmetsissä ja havumetsissä, jos vain sopivia linnunpönttöjä on tarjolla. Syksyllä ja talvella erityisesti järviruokokasvustot ja ruokintapaikat ovat sen suosiossa.
Sinitiainen on hyödyllinen monille kasveille syömällä niitä vaivaavia tuhohyönteisiä, kuten kirvoja, mutta se syö myös itse puiden silmuja ja saattaa repiä niitä rikki etsiessään hyönteisiä. Lisäksi sinitiaisen ruokavalioon kuuluvat monenlaiset hyönteiset ja niiden toukat, hämähäkit, siemenet, jyvät ja marjat.Talvisella ruokintapaikalla sinitiaiset kuuluvat kaikkein ahkerimpiin vieraisiin. Siellä sinitiainen valitsee rasvaosaston useammin kuin muut tiaiset.
Pesä on puunkolossa tai pöntössä. Pöntön lentoaukon koko 28–32 mm, pesii vain harvoin isompireikäiseen koloon, esimerkiksi kottaraispönttöön. Pesintä alkaa Etelä-Suomessa huhtikuun lopulla, muutamia päiviä aikaisemmin kuin talitiaisen pesintä. Emo munii 7–14, yleensä 8–12 ja keskimäärin 10 valkoista, punertavatäpläistä ja -pilkkuista munaa. Haudonta alkaa vasta, kun kaikki munat on munittu. Naaras hautoo 13–15 vuorokautta. Poistuessaan syömään naaras yleensä peittää munat pesäaineksilla lämmönhukan estämiseksi. Sekä koiras että naaras ruokkivat poikasia, jotka tulevat lentokykyisiksi 15–21, usein 19 vuorokauden ikäisinä.
Koiraalla voi toisinaan olla kaksi puolisoa, joskus harvoin kolmekin. Ensimmäinen naaras pyrkii karkottamaan toisen, ja koiras suosii ensimmäistä poikuetta. Yhdellä naaraalla on Pohjois-Euroopassa kesässä vain yksi poikue harvinaisia poikkeustilaneita lukuun ottamaa, kun esimerkiksi ensimmäinen poikue on hyvin pieni. Etelä-Euroopassa ne voivat joskus tehdä toisenkin poikueen.
Sinitiainen on yleislevinneisyydeltään eteläinen laji. Suomessa sen pesintä on herkkä säiden vaihteluille. Jos se aloittaa pesinnän liian aikaisin, saattaa toukokuun lopun takatalvi aiheuttaa koko pesinnän tuhoutumisen. Kylminä toukokuina ja kesäkuun alkupäivinä sen poikasilleen syöttämien perhostoukkien kehitys on myöhässä, ja siksi poikasista usein osa kuolee nälkään ja eloon jäävätkin ovat aliravittuja ja huonokuntoisia. Huono ravintotilanne heikentää myös emolintujen selviytymistä. Sinitiaisen sopeutuminen pohjoisiin oloihin on vasta alkutekijöissään, ja kestää ilmeisesti vuosisatoja, ennen kuin niille kehittyy sopeutumia kylmiin oloihin.
