Меланотения радужная имеет овальную форму туловища, при этом оно высокое, в длину слегка вытянуто, а по бокам приплюснуто. Плавники этой рыбки выделяются необычной формой, что подтверждает ее изначально морское происхождение: спинной плавник разделен на две части; анальный плавник, а также одна из частей спинного плавника - вытянутые.
Самец отличается от самки стройным туловищем, яркой окраской, более острой передней частью спинного плавника и двумя горбами, расположенными на спине и груди. Окраска тела радужной рыбки изменяется под воздействием различной степени освещения: изначально серебристая, она может отливать голубоватым или сине-зеленым цветом, из-за этого рыбка получила свое название - радужная.
На боках радужной рыбки расположено семь продольных полосок кирпично-коричневого оттенка. Хвостовой плавник также окрашен в кирпичный цвет, а спинной и анальный плавники у основания зеленоватые, в середине красные, при этом с желтыми кончиками.
Эти аквариумные рыбки в длину могут вырасти до 12 см.