Длина тела взрослых особей в среднем составляет 5—8 см, масса голодной пиявки 1,5—2 грамма.

Окраска спинки и брюшка отличается. Спинка темнее, на ней имеются оранжево-коричневые полосы, характерные для каждой из трёх форм.

Снаружи тело покрыто кутикулой, периодически сбрасываемой в процессе роста. По интенсивности линьки можно судить о здоровье и уровне обменных процессов пиявки.

Мышечная система состоит из четырёх слоёв волокон: наружных циркулярных волокон, обеспечивающих заглатывание крови, средних (диагональных) и глубоких (продольных), обеспечивающих сокращение тела, и спинно-брюшных мышц, которые позволяют сплющивать тело в спинно-брюшном направлении. Соединительная ткань очень плотная, крепкая на разрыв, окружает мышечные волокна и органы.

Нервная система ганглионарная, представлена брюшной цепочкой сегментарных ганглиев и отходящих от них сегментарных нервов. На переднем и заднем концах тела ганглии сливаются, образуя два синганглия: глоточный и анальный.

Чувствительные рецепторы представлены термо-, баро- и хеморецепторами, расположенными в сосочках. Кроме того, пиявка имеет пять пар глаз на средних кольцах первых пяти сегментов тела. Глаза состоят из крупных зрительных пигментных клеток, погружённых в бокаловидные образования, и позволяют пиявке различать свет и тень. Рецепторный аппарат позволяет пиявке ориентироваться в пространстве и находить пищу.

Пищеварительная система состоит из следующих частей:

• Ротовое отверстие — расположено в центре передней присоски, ограничено тремя губами.
• Челюсти — верхняя и две нижне-боковых, расположены под углом 120° друг к другу; на каждой имеется по 70—100 хитиновых зубчиков длиной 12—33 мкм. При присасывании пиявки челюсти пилящими движениями повреждают покровы жертвы, после чего остаётся характерная трёхлучевая ранка (наподобие фирменной эмблемы Mercedes). Между зубчиками открываются протоки слюнных желёз, выделяющие секрет, препятствующий свёртыванию крови во время сосания.
• Желудок представляет собой эластичную растяжимую трубку с 11 парными карманами. Высосанная кровь сохраняется в них в жидком состоянии в течение нескольких месяцев.
• Кишечник отделён от желудка мышечным сфинктером, в нём происходят переваривание и всасывание пищевых веществ. Каловые массы скапливаются в ампулообразной задней кишке и выводятся через анальное отверстие у основания задней присоски, хорошо растворимы в воде, окрашивают её в темный цвет.

Выделительная система нефридиального типа, представлена 17 парами нефридиев на брюшной стороне 6—22-го сегментов. Образующаяся моча накапливается в мочевых пузырьках и выводится через нефропоры.

Половая система гермафродитного типа. У одной особи имеются как мужские, так и женские половые органы, но, несмотря на это, к самооплодотворению пиявка не способна, и для спаривания требуется как минимум две особи. Мужская половая система состоит из 9—10 пар семенных мешков на брюшной стороне 12—20-го сегментов. Имеются семявыносящие протоки, семенные пузырьки, предстательная железа и совокупительный орган. Женская половая система состоит из двух яичников, расположенных внутри яйцевых мешков, двух коротких маток и влагалища, открывающегося наружу женским половым отверстием.

Микрофлора кишечника

В пищеварительной системе пиявки постоянно присутствует бактерия-симбионт Aeromonas hydrophila. Она вызывает различные заболевания у животных, в основном амфибий, а у человека может вызывать гастроэнтерит и колит, а также инфекции мягких тканей и даже септицемию у людей с ослабленным иммунитетом. Однако практикующие гирудотерапевты считают необоснованными опасения заразиться этой инфекцией через укус пиявки, так как A. hydrophila не обнаружены в слюнных железах, а содержимое пищеварительного тракта пиявки в процессе сосания не может поступать в ранку.