Tornsangeren blir omkring 13 til 15 cm lang og veier 12 til 17 gram. Oversiden er gråbrun, vingene rødbrune og undersiden er beigehvit. Den livlige fuglen har hvitaktig strupe, tynn hvit øyering, relativt lang stjert og beige bein. Hannen har grå og hunnen en brun isse.