Taille : 19 cm
Poids : mâle 75-80 gr; femelle 90-95 gr.

Aspect: Hibou de très petite taille. C'est la plus petite espèce qui soit pourvue d'aigrettes. Elles sont bien visibles quand elles sont dressées. Plus mince, d'apparence moins trapue et se tenant plus dressé que la chouette chevêche. Si l'on ne peut voir les aigrettes, on remarquera la tête moins aplatie. Ailes plutôt longues. Le plumage aux dessins très fins est finement moucheté de brun, roussâtre, noir et gris. Ses yeux sont jaune clair. Comme chez les autres rapaces nocturnes, les jeunes sont couverts de duvet blanc et ont les yeux fermés à l'éclosion.

Comportement: Dans la journée immobile contre un tronc, une grosse branche, à l'abri des feuillages, dans un trou d'arbre, de mur (récent ou non). Actif la nuit. Chasse en vol et à terre. S'adapte bien à la présence de l'homme et tolère les trafics routier et ferroviaire à proximité de son lieu de repos diurne. 

Habitat: Campagne cultivée avec haies, bosquets, plantations d'arbres, vergers; allées d'arbres, parcs et grands jardins; lisières des forêts, bois clairs. Aussi à proximité des ruines, vieux bâtiments. Jusque dans les villages et au bord des grandes villes. Jusqu'à 1 500 m dans les Alpes.

Reproduction: 

Période de nidification : mai-juin 

Nombre de couvaisons : une couvée

Nombre d'œufs : 4-5 œufs

Incubation : 24-25 jours (femelle)
Nid : Comme les autres hiboux et les chouettes, il ne fait pas de nid mais pond dans un trou d'arbre ou de mur, un vieux nid d'une autre espèce (pie).
Envol : 21-29 jours
Plumage juvénile : sans
Première nidification : un an

Migration: Le hibou petit-duc est le seul rapace nocturne européen franchement migrateur. Il passe par Gibraltar, le détroit de Messine, la Crète pour hiverner en Afrique tropicale au sud du Sahara. Il arrive en avril-mai et repart en août-septembre. 

Voix: Son chant typique est une longue succession de cris espacés « tiou tiou tiou », ressemblant à celui du crapaud alyte (crapaud accoucheur), mais bien plus fort, audible à plusieurs centaines de mètres par temps calme. Le chant est le meilleur indice de présence de cet oiseau. Ce chant monotone et répété retentit ordinairement la nuit, pendant plusieurs heures et occasionnellement durant la journée.