蒙古原羚体形纤瘦，但比藏原羚和普氏原羚大，也略显粗壮，头体长108-160厘米，肩高54-84厘米，尾长9-12厘米，耳长9.7厘米，颅全长22-27厘米，体重25-45千克。中等大小体态优美的羚羊，雄性角较短（20厘米）弯向后方再转向上，角尖向内弯。夏季背部毛色橙黄色，体侧黄棕色，与浅沙黄色的鹅喉羚相比体色深很多。腹面和臀斑白色，尾色深，左右摆动时与白色臀斑反差明显，冬毛色浅。头部圆钝，耳朵长而尖，并且生有很密的毛。具有眶下腺，与藏原羚和普氏原羚不同。

雄兽长在额骨上的角较短而直，呈竖琴状，基部大致向上平行伸出，表面有明显而紧密的环形横棱，环的数目最多不会超过23个，尖端平滑，略微向后方逐渐斜向弯曲，呈弧形外展，最后两个角尖彼此相对。角的内部为骨质，外面是表皮角质化形成的角鞘。雌兽没有角，仅有一个隆起。颈部粗壮，尾巴很短，仅有9-11厘米。夏毛较短，为红棕色，腹面和四肢的内侧为白色，尾毛棕色。冬毛密厚而脆，但颜色较浅，略带浅红棕色，并且有白色的长毛伸出，腰部毛色呈灰白色，稍带粉红色调。臀部有白色的斑，不算大，但十分明显，尤其是冬季。鼠蹊腺发达。它的四肢细长，前腿稍短，角质的蹄子窄而尖。