Dvergfalken er den minste av Europas falkearter. Den er 25 til 30 cm lang og har et vingespenn på 50 til 60 cm. Det er stor forskjell mellom kjønnene. Hannen har gråblå overside og rustbrun underside med kraftige lengdestriper. Hunnens overside er mørkebrun, og undersiden er helt lysegulbrun med kraftige mørkebrune lengdestriper.