灰头牡丹鹦鹉是一种小型鹦鹉，体长13-15厘米，体重25-28克。体羽以绿色为主。雄鸟上体草绿色，头部、颈部和胸部淡灰色，后颈和颈侧有一铜绿色领环，眼先及贯眼纹近蓝黑色，颊下有一黑带。腹部、身体两侧和尾巴内侧覆羽黄绿色，翅膀内侧覆羽为黑色。鸟喙灰白色，虹膜棕色。腿和脚是灰色的。