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 achterlijfsegment. 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. De zwarte stukjes op segmenten 3, 4, en 5 zijn zeer kort, allen ongeveer een vijfde van de segmentlengte. Hierdoor komt het middengedeelte van het achterlijf zeer blauw over, met een regelmatig patroon van zwarte vlekjes. Segment 6 is voor circa de helft zwart, segment 7 is vrijwel geheel zwart. De segmenten 8 en 9 zijn grotendeels blauw. Aan de zijkant van het achterlijf lopen de zwarte vlekken uit in een smalle streep richting de voorrand van de segmenten. De schouderstrepen zijn normaal ontwikkeld.