Comme ses congénères, le corps est vert à brun, parfois ocre. Les jeunes sont gris foncé jusqu'à leur première mue.  La partie dorsale est recouverte de tâches ou petits points sombres, alignés sur trois à six lignes longitudinales. Ces motifs s'estompent et peuvent même disparaître au cours de la croissance. Quand ils sont toujours présents à l'âge adulte, ils ne forment pas de barres comme chez N. natrix ou N. helvetica.
Chez les jeunes, un col large blanchâtre à jaunâtre est rehaussé par des écailles noires en triangle. Ce collier s'estompe avec la croissance jusqu'à devenir invisible. Cette transformation intervient beaucoup plus tôt que chez N. natrix.
Une autre manière de l'identifier est la couleur de l'iris, rougeâtre contre brun ou jaune chez les autres Natrix. L'œil est également traversé par une ou plusieurs fines bandes sombres. La couleuvre méditerranéenne compte entre 156 et 166 écailles, contre 168 à 182 chez Natrix natrix. Ces dernières sont carénées, sauf celles de la queue.
Des cas de mélanisme (individus totalement noirs) ont été répertoriés en zone montagneuse. Cette caractéristique pourrait provenir de l'isolation des populations. Dans ces régions reculées, environ 5% des individus possèdent ce coloris.