L'épinoche à quatre épines est le plus petit membre des Gasterosteidae. Il a généralement quatre ou cinq épines dorsales, mais peut en avoir jusqu'à sept. Il a un corps fusiforme allongé qui est tacheté de brun à vert olive à l'exception de la face inférieure. Son ventre est blanc argenté. Les mâles ont tendance à être plus foncés que les femelles et à développer des épines pelviennes rouges. Les trois premières épines dorsales sont rapprochées et se détachent à des angles aigus, chacune avec une membrane triangulaire. La quatrième colonne vertébrale est droite et associée à la nageoire dorsale. Ses extrémités latérales soufflent l'origine de la deuxième nageoire dorsale. Ses nageoires pelviennes se trouvent presque juste en dessous des nageoires pectorales dans la région thoracique. L'espèce n'a pas d'écailles.