Чуть меньше воробья. Масса 18–30 г, длина тела 15–18 см. Передвигается по земле прыжками с резкими остановками, частыми приседаниями и подергиваниями хвостом, что характерно для всех каменок; перелетает низко над землей своеобразным танцующим полетом, при этом ярко выделяется белое пятно на основании хвоста и надхвостье. Любит присаживаться на высокие камни, бугорки, столбы, строения.
У самца в брачном оперении верх серый, грудь светло-рыжеватая или охристая, с постепенным переходом к белому на брюшке; крылья, маска и конец хвоста черные, надхвостье и основание хвоста ярко-белые. Самка гораздо бледнее, маска нечеткая, буроватая, верх рыжевато- или серо-бурый, крылья темно-бурые, налет на груди рыжий, охристый или буроватый. Встречаются самки, окрашенные весьма ярко, почти как самцы.
Молодые в период между вылетом из гнезда и началом линьки в конце лета похожи на самку, но светлее, со светлыми пестринами сверху и буроватым чешуйчатым рисунком на груди. В осеннем оперении (после летней линьки) самец, самка и молодые охристо-рыжие, т.к. широкие рыжие каемки на свежих перьях налегают друг на друга и маскируют цвет основной части перьев. Старого самца можно узнать по более заметной светлой брови, темной уздечке и более четкой «маске», основной цвет крыльев и концевой полосы на хвосте черный. У самца-первогодка осенью маска не выражена, от самки-первогодка его отличают черные маховые перья и черная полоса на хвосте.
Во всех нарядах хвост контрастно-двухцветный, что хорошо видно даже при коротких перелетах и отличает каменок от всех других птиц. На юге Европейской России обитают другие виды каменок (см. отличия в очерках ниже). Во всех нарядах обыкновенную каменку следует отличать по распределению черного и белого на хвосте: краевая черная полоса у нее занимает примерно треть длины хвоста или меньше.
Песня короткая, торопливая и неразборчивая, состоит из набора скрежещущих трелей и свистов. Самец исполняет ее, зависая невысоко в трепещущем полете, или сидя на каком-либо возвышающемся предмете. Поют в основном днем и нечасто. Крики тревоги — резкое «чек-чек», «хи-чек-чек», «хит». Позывка — такое же «чек-чек», «чек», напоминает звуки удара друг о друга небольших камешков.