작은 박쥐지만 윗수염박쥐아과에서 평균 크기로 전체 몸길이가 8~9cm, 몸무게가 5~11g이다. 짧고 벨벳, 오렌지색, 갈색 털이 온 몸에 덮여 있으며, 보존된 표본에서는 갈색조가 사라져 보일 수도 있다. 귀와 비막은 검고 털이 없다.
귀는 짧고 삼각형 모양이며, 이주는 뾰족하다. 벨벳윗수염박쥐는 벨벳 같은 털과 큰 송곳니를 갖고 있으며, 옆구리비막 모양과 털이 없는 꼬리비막 뒷전으로 윗수염박쥐속의 다른 신대륙 종과 구별할 수 있다. 이와 같은 차이때문에 한때는 별도의 아속으로 분류되기도 했지만 이어진 분석 결과로 지지를 얻지는 못했다.
