Anthomyia procellaris peut atteindre une longueur de 5 à 7 millimètres (0,20 à 0,28 po). Ces petites mouches présentent un noir velouté sur des marques grisâtres, avec trois taches noires au centre du thorax. Les yeux sont nus et la trompe est robuste. L'abdomen est principalement grisâtre. Cette espèce est très similaire à Anthomyia imbrida et Anthomyia pluvialis et c'est une espèce assez difficile à identifier correctement. Cependant, chez Anthomyia procellaris, le marquage noir juste à la base des ailes n'est pas divisé en deux zones distinctes et se termine par une limite arrière droite. De plus, chez les mâles, les poils antérodorsaux du tibia postérieur sont inférieurs à 9.