Los Gobios arcoíris suelen medir unos 7 centímetros de longitud.
Su principal característica morfológica, es que las aletas ventrales están soldadas, formando una ventosa que les sirve para fijarse en el sustrato.
Mientras, la primera aleta dorsal es despuntada, con 3 a 5 espinas alargadas en los machos. La segunda aleta dorsal, posee 9 rayos blandos.
Es difícil distinguir a los machos de las hembras, aunque las hembras, en algunas variedades poseen un parche blanco detrás de la base de la aleta pectoral, que está ausente en los machos.
Otro dimorfismo sexual, es que las hembras suelen poseer una coloración más pálida, con dos rayas laterales en el cuerpo.
El color varía desde el verde claro a marrón oscuro, con las escamas con bordes oscuros, sin embargo, son capaces de cambiar de color con rapidez, respondiendo a su estado de ánimo, como el estrés o la emoción.
Si se siente estresado, puede palidecer de forma considerable y las escamas de su cuerpo se ribetean en negro, mientras que las aletas muestran filas irregulares de marcas negras.
Su nombre de Gobio arcoíris, es posible que tenga como origen estos cambios de coloración, como respuesta a determinados estímulos.
La cara del Stiphodon ornatus, puede ser de color naranja-dorado, hasta de un color azul vivo.