Het mannetje van deze juffer heeft een blauw borststuk. De blauwe strepen op de schouders vormen vaak een uitroepteken. Het achterlijf is blauw met zwart. Het eerste segment na het borststuk heeft een zwarte Y-vormige vlek. De vrouwtjes van deze soort hebben minder duidelijke kenmerken. Zij hebben een groen borststuk en een blauw of groen achterlijf. De dieren zijn 3,5 tot 4 cm lang. De variabele waterjuffer lijkt heel erg op de azuurwaterjuffer (Coenagrion puella), maar de mannetjes hebben een U-vormige vlek direct na het borststuk.
De larven van de variabele waterjuffer leven een half jaar tot anderhalf jaar onder water. Van eind april tot begin september sluipen de larven uit hun huidje. De meeste huidjes kun je in mei en juni vinden op planten die boven het water uitsteken. De huidjes zijn net iets kleiner dan 2 cm.