火烈鸟全身的羽毛主要为朱红色，特别是翅膀基部的羽毛，光泽闪亮，远远看去，就像一团熊熊燃烧的烈火，火烈鸟因此得名。火烈鸟的体形长得也很奇特，身体纤细，头部很小，镰刀形的嘴，细长弯曲向下，前端为黑色，中间为淡红色，基部为黄色。黄色的眼睛很小，与其庞大的身躯相比，显得很不协调。细长的颈部弯曲呈S形，双翼展开达150厘米以上，尾羽却很短。有一双又细又长的红腿，脚上向前的3个趾，趾间具有红色的蹼，后趾较小而平置。
但红色并不是火烈鸟本来的羽色，而是来自其摄取的浮游生物。据2008年荷兰莱顿大学的科学家弗朗西斯科布达教授和他的实验小组成员，通过精确的量子计算手段，发现火烈鸟、三文鱼、虾、蟹等呈现出诱人的鲜红色的原因，是因为火烈鸟、三文鱼、虾、蟹等都富含虾青素，而动物是无法合成虾青素的，虾、蟹大部分通过食用藻类和浮游生物等植物获取虾青素，火烈鸟通过食用以小虾、小鱼、藻类、浮游生物等传递虾青素，而使原本洁白的羽毛透射出鲜艳的红色。同时，红色越鲜艳，火烈鸟的体格越健壮，越容易吸引异性火烈鸟，繁衍的后代就更加优秀。
