De taille légèrement supérieure au Serin cini, cet oiseau d'aspect non strié possède un bec et une queue relativement plus longs. Le mâle adulte présente un dessous jaune intense et un dessus vert jaunâtre avec des ailes noirâtres et des barres alaires jaunes bien évidentes. Le croupion est jaunâtre mais le caractère le plus remarquable est sans doute la tête et les côtés de la poitrine gris bleuté contrastant avec le menton et le front jaunâtres. L'usure des plumes en automne et en hiver donne au manteau un aspect plus strié vers la fin de l'hiver, tendance qui est encore plus accentuée au début du printemps. La femelle adulte est plus grise et considérablement plus terne. Elle présente moins de jaune verdâtre, surtout à la face. Le manteau est vaguement strié.
Le venturon montagnard pourrait éventuellement être confondu avec le Tarin des aulnes ou même le Verdier d'Europe en vol, mais il ne possède de jaune ni aux ailes ni à la base de la queue. Les juvéniles ont une coloration générale brun-gris très terne. Ils sont plus pâles dessous et striés de brun sombre avec une double barre alaire chamois. L'absence totale de jaune ou de verdâtre dans leur plumage permet la différenciation immédiate d'avec tous les autres jeunes du genre Serinus, sauf le serin des Canaries.