Il a une fourrure brun rougeâtre brillante sur tout son corps et sa queue qui contraste avec le noir de ses pattes. Sur la queue, on distingue 12 anneaux bien définis alternant rougeâtres et bruns. La queue n'est pas préhensile et n'est utilisée que pour maintenir l'équilibre lors des déplacements dans les arbres. De visage arrondi, il présente des taches blanches sur le museau, les joues, au-dessus des yeux et sur les oreilles. Il possède une épaisse couche de poils laineux sous sa fourrure et sur la plante de ses pieds qui lui procure de la chaleur. La couleur de sa fourrure lui permet de se camoufler parfaitement lorsqu'il se déplace parmi les branches d'arbres, qui présentent parfois une couche de mousse brune ou rougeâtre, semblable à la couleur de sa fourrure.

Les pandas roux utilisent un large éventail de vocalisations pour communiquer.

Solitaires, ils sont plus actifs à l’aube et au crépuscule. Ils ont des griffes semi-rétractables qui en font d’excellents grimpeurs. Lorsqu’ils ne se nourrissent pas, ils dorment généralement dans les arbres. Il est beaucoup plus agile dans les arbres que sur le sol.

Les territoires masculins comprennent plusieurs territoires féminins et tous sont marqués par les sécrétions des glandes anales. Ils s'accouplent au sol et la femelle donne naissance à deux petits dans un nid situé à l'intérieur d'un arbre. Les bébés naissent aveugles et impuissants et ouvrent les yeux à l'âge de 18 jours. Ils atteignent la taille adulte à 12 mois et deviennent sexuellement matures à 18 mois. Leur métabolisme est extrêmement lent, ils dorment donc environ 15 heures par jour.