De azuurwaterjuffer is een kleine, zeer slanke libel met een maximale spanwijdte van 5 cm. De soort is tussen de 33 en 35 millimeter lang. Zoals de meeste soorten van het geslacht Coenagrion is ook de azuurwaterjuffer moeilijk op naam te brengen. Kenmerkend is de hoefijzervormige zwarte vlek op het tweede achterlijfssegment. De vrouwtjes komen in een donkere en een lichte variant voor.

De mannelijke exemplaren hebben een lichtere en uitgebreider blauw dan andere waterjuffers. Op segment 2 staat doorgaans een U-vormige zwarte tekening, die niet is verbonden met de achterrand. Bij de vrouwelijke exemplaren zijn lichte delen groen tot blauw van kleur. Meestal hebben ze een (vrijwel) geheel donkere achterlijfsrug. Er bestaat ook een vorm met blauwe vlekken op segmenten 2 tot en met 5.

Het afzetten van de eitjes na de paring vindt in tandem plaats. Hierdoor verhindert het mannetje dat het vrouwtje door concurrenten bevrucht wordt. Het vrouwtje zet de eitjes met haar legboor of legbuis in waterplanten af.

De eitjes hebben twee tot vijf weken nodig om larve te worden. De larven overwinteren en sluipen na een jaar uit tussen mei en augustus met de grootste aantallen in juni. De volwassen dieren hebben een maximale levensverwachting van vier weken.