Сова болотяна - сова середніх розмірів (трохи більша за голуба Columba livia), схожа на сову вухату. Забарвлення з домінуванням жовтуватих або вохристих тонів. Верх рудо-бурий, низ світлий з вузькими продовгуватими плямами (без поперечних штрихів). Низ грудей, черевце і підхвістя білі. "Вушка" дуже маленькі, ледь помітні (вночі їх притискає). Лицевий диск рудий з ледве помітними бурими штрихами, не обмежений, через що, часто зливається. "Лице" витягнуте, на відміну від плоского лиця сови вухатої. Очі жовті, з широкими чорними кругами довкола очей. Дзьоб темно-сірий або чорнуватий. Під дзьобом біле пір’я. Між очима білі валики у вигляді півмісяців. 

Самки більші за самців, зазвичай з густішими плямами.

Маса самців сови болотяної - 0,23-0,39 кг, самок - 0,24-0,43 кг, довжина - 34-42 см, крило самців - 26,4-33,0 см, самок - 27,7-33,8 см, розмах - 84-112 см.

Пташенята в першому пуховому вбранні білі з рожевим відтінком і сіруватим дзьобом. Довкола очей великі чорні поля. Між очима над наддзьобком чорне пір’я, обрамлене по боках вузькими білими смугами. Під дзьобом досить довга і вузька біла пляма. Дзьоб чорний. Пухові вушка відсутні.

Крила досить довгі, знизу світлі, з широкими білими полями, чорними плямами на згинах. У летючої птахи крила зігнуті в кисті, однак кут згину достатньо тупий. Знизу на хвості 3 смуги і 1-2 прикриті. На відміну від багатьох інших сов часто полює вдень, зазвичай же в сутінках. Весною при світлі західного сонця можна побачити характерний шлюбний політ самця з різкими зниженнями і підйомами, крутими поворотами, з повільними і глибокими помахами крил, серіями ударів крильми перед собою в піке.

Шлюбний сигнал самця сови болотяної - глуха монотонна трель, яка складається , як правило, з 18 складів. Самка видає різкі "вякаючі" звуки. При хвилюванні - уривисте "квік". {audio}mp3/asio_flammeus.mp3{/audio}

Болотяна сова - мешканець відкритих просторів, через що, найбільшої чисельності досягає в степах і тундрі.

В степовій зоні максимальної чисельності досягає у високо-трав'яному степу, часто з солончаками. В сильно освоєних степах приурочена до цілинних ділянок балок і зарослих кропивою та лободою руїн поселень і літників. 

В горах гніздиться в гірських степах і тундрі, однак, в значно меншій кількості, ніж в їх рівнинних аналогах. 

В лісовій зоні тяжіє до річкових долин, де гніздиться на відкритих ділянках

Гнізда влаштовує виключно на землі. 

Гніздо розташовується серед високої трави або під прикриттям куща.

Болотяна сова на відміну від інших сов зрідка самостійно будує гніздо. В залежності від зволоження ґрунту гніздо представляє собою витоптану в траві площадку або ямку в ґрунті діаметром 20-50 см, глибиною 1-3 см або ж пухку плоску споруду, споруджену з декількох десятків стебел трав, діаметром 30-50 см, висотою 2-4 см і глибиною 1-2 см. 

В кладці від 4 до 10, частіше 5-6 круглястих яєць білого забарвлення.

Відстань між гніздами різних пар в густих гніздових угрупуваннях складає 200-800 м, в менш насичених - 0,8-3 км. В лісовій зоні, як правило, одна пара болотяних сов контролює одне поле або інший обмежений лісом відкритий простір, а тому, відстань між парами коливається від 3 до 10 км. Приблизно на такій же відстані гніздяться пари на заплавах рік.