De steenuil is een kleine gedrongen uil van ongeveer 21 tot 27 cm lang en met een spanwijdte van ongeveer 55 cm. De bovenzijde is bruingrijs, dicht witgevlekt en -gestreept. De onderzijde is lichtgrijs met donkere brede strepen. De steenuil heeft een onduidelijke sluier en een afgeplatte, brede kop met gele ogen. In de vlucht vertoont de bovenzijde witte druppelvormige vlekken. De vleugels zijn kort en rond. De staart is kort. De vlucht is golvend als die van een specht. De steenuil is op de dwerguil na de kleinste uil in de Benelux. Het mannetje wordt ongeveer 180 gram, het vrouwtje wordt 200 gram.