Бабочка имеет в размахе крыльев до 35 мм. Узкие передние крылья покрыты коричневыми чешуйками за исключением узкой продольной полоски, которая, как и все задние крылья, прозрачная. Тело имеет стальную голубую окраску, только задние края второго, четвертого и шестого (у самца также седьмого) сегментов светло-желтые.
Гусеницы бело-желтые с темной спинной полосой и с отдельными темными волосками. Голова и щиток черно-коричневые. Взрослая гусеница имеет около 20 мм.
Куколка желто-коричневая с двумя рядами мелких шипов на спинной стороне каждого брюшного сегмента. Девятый сегмент имеет на каждой стороне по пять больших шипов, расположенных дугой.

Малая тополевая стеклянница поражает все виды тополей (изредка — ивы) различного возраста, чаще молодые. Предпочитают пораненные места на коре. Бабочки появляются в природе, в зависимости от местонахождения, от мая до конца августа. Оплодотворенные самки уже в течение первых трех дней после начала лёта откладывают яйца на кору. Самка откладывает яйца по одному, всего около 200 яичек. Через 12-14 дней отрождаются гусеницы, которые в этом же месте вбуравливаются под кору и выедают неправильные площадки. В местах повреждений на стволиках появляются галлообразные вздутия. От горизонтальных ходов перпендикулярно в древесину отходят центральные ходы, идущие вверх по сердцевине. В тонких стволах, толщиной до 2 см личиночные ходы идут, как правило, сначала вниз и только весной меняют направление вверх. Размельченная древесина и экскременты выбрасываются наружу. В октябре, когда опадают листья, гусеницы прекращают питание и зимуют в конце ходов в несколько расширенных камерах за перегородкой из мелких опилок. В апреле или начале мая, когда распускаются листья на тополях, гусеницы удлиняют и расширяют центральные ходы. Средняя длина оконченного личиночного хода в тополях колеблется около 50 см, но может достигать длины 1-1,5 м. Питание гусениц продолжается все лето до осени. Второй раз гусеницы зимуют уже взрослыми. Заранее приготавливают себе летные отверстия. Окукливаются главным образом в апреле и мае следующего года. Перед вылетом бабочки куколки с помощью веночков из шипиков высовывают больше половины тела из отверстия наружу. Малая тополевая стеклянница в средней полосе имеет двулетнюю генерацию, в южный регионах — однолетнюю (гусеницы зимуют только один раз).