Blaue Seesterne haben einen kleinen Körper und lange, dicke, im Querschnitt runde Arme. Die 30 bis 40 Zentimeter im Durchmesser erreichenden Alttiere sind meist leuchtend blau gefärbt. In größeren Tiefen bis 60 Metern lebende Tiere sind grau, khakifarben, gelb oder rosa. Juvenile Tiere unter 5 Zentimeter Armlänge haben meist noch eine schlichtere blaugrüne Färbung. Die Saugfüße der Alttiere sind gelb, die der Jungen hellgelb. Gewöhnlich haben Blaue Seesterne fünf Arme, da sie sich aber oft ungeschlechtlich durch Teilung vermehren, sieht man auch Exemplare mit weniger Armen und mit unterschiedlichen Armlängen.