Technika Obraz został namalowany na desce orzechowej. Jego wymiary wynoszą 54,8 cm × 40,3 cm. Podczas prac nad obrazem Leonardo mógł namalować gronostaja, patrząc na żywe zwierzę, gdyż pod koniec XV wieku gronostaje były popularnym towarem sprowadzanym do Mediolanu. W następnych latach nieznana osoba zamalowała tło czarną farbą. Zachowały się pojedyncze szczeliny między konturem postaci a czernią, co pozwala dostrzec fragmenty pierwotnego tła. Osoba odpowiedzialna za zamalowanie tła starała się nie naruszyć konturu postaci. Pomimo starań czarna farba zachodzi na ramię Cecylii. Zdjęcia rentgenowskie wykazały, że pierwotne tło mogło być ciemnoszare, po lewej stronie ciemniejsze, a po prawej jaśniejsze. Tło miało wywołać wrażenie przestrzeni wokół Cecylii.
Dama z gronostajem jest często porównywana do innych obrazów Leonarda: La Belle Ferronière i Portretu muzyka.