頭はフケ症で、服装は皺だらけの絣の単衣の着物と羽織によれよれの袴を合わせ、形の崩れた帽子（お釜帽のイメージが強いが、パナマ帽、中折れ帽などの時もある）を被り、足元は爪が飛び出しかかっている汚れた白足袋に下駄履きが定番で、非常に清潔感が無い服装が特徴。また寒い時期には羽織袴の上から上着（防寒着）に二重回し（とんび。袖なしのインバネスコートのこと。）を着こむ。これらの姿から『蝙蝠と蛞蝓』では「雰囲気がコウモリに似ている」と言われ、『悪魔の寵児』では「壮士芝居の三枚目」と評された。捜査のため洋服で変装することもあったが、「貧弱なサラリーマンにしか見えない」と等々力警部に笑われたり（『支那扇の女』）、「似合わない格好」だと揶揄されたりすることが多く、「これではこの男が洋服を忌避するのもむりはない」（『雌蛭』）などとも描写されている。なお、『蜃気楼島の情熱』では金田一自身が日本での生活における洋服の不合理性を列挙して和服主義の理由としている。
所持品.
事件のため遠出する際にはボストンバッグやかばんを提げて赴く（なお、石坂浩二の主演映画作品からトランクのイメージが強いが、これは映画オリジナルである）。復員直後の『百日紅の下にて』では雑嚢を持っており、金田一のデビュー作『本陣殺人事件』や『黒猫亭事件』などの初期の作品と、最後の事件となった『病院坂の首縊りの家』では籐や桜のステッキを持っている。
探偵としての小道具として、虫眼鏡のほか、折りたたみナイフ（または小型の十徳ナイフ）、薄い手袋、小型で強力な懐中電灯などを常備している。犯人との対峙の際に、用心のため防弾チョッキを着込むこともあった（『病院坂の首縊りの家』など）。
言動.
事件の本質に迫ったときや意外な事実を知ったときなど、興奮するとスズメの巣のようなモジャモジャ頭を毛が抜けるほどにバリバリと掻きまわし、言葉が吃りはじめる。この頭を掻きむしる際にフケがとび、周囲のものをしばしば当惑させる。横溝は「もじゃもじゃの頭をひっかきまわすのは、私自身の癖を誇張したのである」と語っている。また、何か重大な発見をした場合、口笛を吹くように口をすぼめたり、実際に口笛を吹くクセももつ。