Rødbukniltava blir cirka 15–18 cm lang og veier typisk 19–24 g. Arten utviser sterkt kjønnsdimorfisme. Hannens prangende fjærdrakt er blå på oversiden og rødgul på undersiden, mens hunnens fjærdrakt i hovedsak varierer i ulike unisone grønntoner. Hos hannen er hode og hals ganske mørk blå, med et tydelig skille til det gulrøde brystet og den gule buken. Hannen har dessuten lyseblå krone, og i det skarpe fargeskillet mellom halsen og brystet har hannen to lyseblå «lapper» (én på hver side av halsen). Likeledes har hannen lyseblå skuldre på vingene. Øynene er store og mørke hos begge kjønn, som også har et sort og relativt flatt nebb. Hannen har noen værhår-lignende fjærutvekster i «munnvikene». Hunnen har en lys (hvit) tverrgående halsflekk mot den ellers grønne fjærdrakten. Flekken ender i ei smal lyseblå stripe (omtrent der «lappene» sitter hos hannen) på hver side av halsen. Ssp. skiller seg fra nominatformen gjennom at både hannen og hunnen er blekere utfarget på undersiden. Ssp. skiller seg fra nominatformen gjennom at det lyseblå kronen og halslappene er mer fiolettblå hos hannen, mens hunnen er mer olivenbrun på kronen enn nominatformen.