Небольшой орел более близкий по размерам к канюкам. Хвост длинный и узкий, прямоусеченный, без полос, светлее остального низа, несколько более темный к концу за счет ряби с яркой светлой полосой по краю. Цевка оперена до пальцев. Лапы желтые. Клюв черный, восковица желтая, как у настоящих орлов. Глаза светло-коричневые, у молодых более темные, вплоть до темно-бурых. Окраска бывает двух типов: светлой и темной. У птиц светлой морфы низ светло-охристый, часто почти белый, с узкими темными пестринами. Маховые темно-бурые без полос, в связи с чем, белая окраска тела резко контрастирует с темными маховыми (полосой по краю крыла). Верх тела бурый, но кроющие средней части крыла и плеч охристые, в связи с чем, выделяются на общем фоне сидящей или летящей птицы при виде со спины. Внутренние первостепенные маховые светлее, чем крайние и второстепенные. У птиц темной морфы окраска верха и низа тела темно-бурая, на голове часто заметен рыжий или золотистый оттенок, как у настоящих орлов. Маховые темнее, чем окраска кроющих низа крыла. Кроющие средней части крыла и плеч светлее остальных перьев, в связи с чем, выделяются на общем фоне сидящей или летящей птицы при виде со спины, как и у светлой морфы. Внутренние первостепенные маховые также светлее, чем крайние и второстепенные. Надхвостье охристое или светло-бурое, контрастирующее с общей окраской спины и хвоста у обеих морф.

Самки крупнее самцов, одинаковой окраски.

Вес - 0,5-1,3 кг, длина - 45-53 см, крыло самцов - 34,2-37,8 см, самок - 37,4-42,5 см, размах 100-132 см.

Полет быстрый, маневренный, более напоминающий полет тетеревятника. Парит нечасто. При парении крылья держит прямо, в горизонтальной плоскости в отличие от канюка. Концы крыльев при парении менее сужены, чем у канюков и курганников и более близки к таковым настоящих орлов. В то же время крыло несколько выдвинуто вперед при парении, а кисть слегка отведена назад, т.е. имеется лукообразный изгиб, характерный для скопы, коршуна, степного орла.

Пуховые птенцы похожи на таковых тетеревятника или канюка, однако, цевка полностью оперена. От птенцов мохноногого курганника отличаются ярким белым (не сероватым) пухом.

Взрослые птицы в полете отличаются от канюков и курганников окраской и длинным хвостом. Птицы темной морфы могут быть приняты за малых подорликов, однако меньше их по размерам и более длиннохвосты. От самок болотных луней (Circus aeruginosus) отличаются формой и посадкой крыльев (луни держат их сильно V-образно), а также характером полета.

Голос - пронзительный клекот "кьюк-кьюк-кьюк-кьюк" или "клик-клик-клик-клик", похожий на орлиный, но по такту более близкий к таковому тетеревятника и свистовые звуки "листья-вит" или "ки-ик". Во время тока вибрирующие звуки типа "чии-дзи".

Орел-карлик населяет юг лесной зоны, лесостепь и леса степной зоны (фактически всю южную часть нашей страны).

В лесной зоне тяготеет к поймам рек, где гнездится в высокоствольных, часто заболоченных лесах, недалеко от открытых, большей частью пойменных биотопов. При отсутствии сплошного высокоствольного леса гнездится и в небольших группах высокоствольных деревьев, среди болот или вырубок, близ пойменных лугов, или же на одиночных деревьях в поймах рек.

В лесостепи Европейской части России гнездится в сухих лесах, как правило, островных нагорных дубравах и борах.

В степной зоне Европейской части России обитает практически исключительно по периферии дубрав и боров. Крайне редко гнездится в пойменных лесах речных долин (леса из тополя, ивы, черемухи и вяза).

В Южной Сибири все известные гнездовые находки приурочены к пойменным лесам (смешанные леса из тополя, лиственницы с присутствием ели) долин рек степных котловин.

Устраивает гнезда в лесу, на деревьях, но не далее 500 м от опушки, обычно в 20-150-ти метровой полосе от открытого пространства.

Гнездовые постройки располагаются преимущественно на хвойных (при их наличии) в развилках ствола или на мощных боковых несущих ветвях в нижней части и середине кроны. В целом стереотип гнездования близок к таковому беркута. При отсутствии хвойных, гнездится на лиственных, на террасах предпочитая дуб, в поймах рек - тополь. Гнезда устраивает преимущественно в развилках ствола. Высота расположения гнезд зависит от высоты древостоя первого яруса и варьирует от 7 до 19 м, обычно составляя 8-13 м.

Постройка по своему внешнему виду напоминает таковую тетеревятника. Она достаточно плоская, но широкая. Размер гнездовой постройки: диаметр 70-100см, высота 30-70 см, диаметр лотка 20-50 см, глубина лотка 5-10 см. Лоток гнезда практически всегда выложен сухой травой и обложен зеленными ветками, очень часто в лотке имеется обильная выстилка из листвы, что более характерно для осоеда. Антропогенные материалы в гнезде отсутствуют.

Довольно часто орлы-карлики занимают гнезда других птиц, в частности коршуна, канюка, тетеревятника или подорликов, при этом приводя лоток гнезда в соответствии со своими требованиями.

В кладке 1-3 яйца, как правило, 2 яйца. Окраска яиц белая, иногда с зеленоватым или желтоватым оттенком, с охристыми или бурыми пятнами. Редко бывают яйца с отсутствием пигментации. Размер яиц: 50,0-62,2х39,6-50,0 мм, в среднем 55,15х44,69 мм.

Расстояние между гнездами разных пар в плотных гнездовых группировках составляет 1-4 км, в среднем 2 км, в менее насыщенных - 4-8 км, в среднем 5 км, до 10 км и более в субоптимальных местообитаниях.

Погадки орла-карлика плотного сложения, цилиндрической формы. Содержание костных элементов 3-4% и меньше. Обычно погадки содержат кости черепа и конечностей, которые сильно раздроблены. Размер погадок: 5-7х2-3 см. В целом погадки напоминают таковые канюка, лишь несколько крупнее. От погадок мохноногого курганника практически неотличимы.

Встретить погадки можно под присадами, которыми в большинстве случаев являются крупные деревья на опушках.

По своей биологии орел-карлик близок к тетеревятнику и весьма вероятно, что испытывает конкуренцию с этим видом. Заметность этого вида низкая, хотя и выше таковой тетеревятника.

Наиболее оптимальным временем выявления этого вида является период сразу же после прилета - апрель - мая. В это время карлики активно токуют. Пока не встала листва, в лесостепи довольно легко можно искать гнезда, осматривая опушки, которые в лиственных лесах, особенно в старых широколиственных, просматриваются на более чем 100 м. В Южной Сибири этот способ еще больше подходит, в связи с тем, что большая часть пойменных лесов может быть осмотрена с возвышающейся надпойменной террасы (здесь долины рек имеют каньонообразный вид и глубоко проработаны в материнских породах).

Другим, менее результативным способом, является наблюдение за лесными массивами с открытого пространства.