Son chant composé de seulement 3 notes en fait l'un des plus simples à retenir. Il résonne dès le mois de mars, à son retour de migration.
Très petit, il pèse à peine 8 grammes et présente un plumage brun olive identique chez les deux sexes. Le sourcil un peu plus clair contraste avec le reste de la tête, et ses pattes sombres et ses ailes assez courtes le distinguent d'une espèce voisine, le Pouillot fitis.
Insectivore, le Pouillot véloce hiverne principalement autour de la Méditerranée. Cependant, de plus en plus restent hiverner plus au nord un peu partout en Europe et lorsque les températures tombent, ils se rapprochent des villes, où il fait toujours quelques degrés de plus qu'à la campagne.
Il se nourrit souvent en « moucheronnant » : alors qu'il avance le long d'une fine branche à la recherche de petits insectes sous les feuilles, il s'envole soudain pour capturer un moucheron en vol puis revient se poser au même endroit continuer sa quête. On entend alors très bien le claquement de bec lors de la capture de la proie, ce qui peut permettre de le repérer.