Pióra zimorodka malachitowego na górnej części głowy są w czarne paski, mają bladoniebieskie i zielone ubarwienie, przypominające barwę malachitu, stąd nazwa epitetu gatunkowego. Te długie pióra mogą czasami rozkładać się na boki. Długi, czerwony dziób; biały i czerwonawy brzuch. Niebieski obszar nad ciemnobrązowymi oczami. Białe gardło, po bokach szyi występują białe plamy. Niebieskie górne części ciała i tylna część głowy. Nogi i stopy są czerwone. Dymorfizm płciowy nie występuje.
Zimorodek zatokowy (C. c. thomensis) ma krótsze pióra na górnej części głowy, są one ciemnoniebieskie i mają mniej wyraźne czarne paski. Kuper ma kolor fioletowo-niebieski. Policzki i dolne części ciała są bardziej czerwonawe niż u C. c. galeritus. C. c. stuartkeithi ma upierzenie podobne do C. c. galeritus, ale pióra na kuprze mają mniej wyraźny kolor.
Upierzenie młodych ma mniej wyraźne kolory. Pióra na górnej części głowy są krótsze. Ciemnobrązowe upierzenie na górnej części ciała, czarne nogi i dziób, który po ok. trzech miesiącach zaczyna zmieniać kolor na czerwony.
Długość ciała wynosi ok. 13 cm, masa ciała 12–19 g.