Tα πρόβατα της φυλής Λέσβου παρουσιάζουν μεγάλη φαινοτυπική παραλλακτικότητα αναφορικά με το χρωματισμό του σώματος, από ολόμαυρο ως λευκό. Οι χρωματισμοί αυτοί απαντώνται σχεδόν σε κάθε ποίμνιο ωστόσο κάποιοι παραγωγοί (κυρίως στην ευρύτερη περιοχή του Αγίας Παρασκευής) προτιμούν τον ολόμαυρο χρωματισμό.
Σήμερα στη Λέσβο, ο χρωματισμός των προβάτων που επικρατεί στο μεγαλύτερο ποσοστό είναι τα μαύρα. Το γεγονός αυτό, προέκυψε από την αντίληψη πολλών παραγωγών να θεωρούν τα μαύρα πρόβατα ως ανθεκτικότερα στις καιρικές συνθήκες ή λόγω της προτίμησης τους σε αυτόν το χρωματισμό.
Οι κατηγορίες χρωματισμού στα πρόβατα της φυλής Λέσβου όπως τα ονομάζουν οι προβατοτρόφοι του νησιού είναι οι εξής: Μαύρα (Κοκκινόμαλλα ή Ψαρά) Μαυρόμυτα, Χέντρα, Καραγκιόζικα, Λαχόψα ή Πυρά, Γάλιπα, Ασπρόμυτα, Μύρκα Περκάτα, Βάχλια, Παρδαλά ή Πιτσλά. Η φυλή κατατάσσεται στα αναμικτόμαλλα πρόβατα, ενώ το κεφάλι, τα άκρα, όπως και το κάτω τμήμα του τραχήλου και του κορμού δεν καλύπτονται από μαλλί.
Το μέσο σωματικό βάρος των προβατινών κυμαίνεται στα 50 κιλά ενώ των κριών στα 73 κιλά. Τα πρόβατα της φυλής Λέσβου χαρακτηρίζονται μεσαίου μεγέθους, με υπεραναπτυγμένο το οπίσθιο μέρος του σώματος τους και με μαστό καλής διάπλασης.
Τα πρόβατα της φυλής Λέσβου συγκαταλέγονται στα ημιπαχύουρα πρόβατα. Το πλάτος της ουρά κατά μέσο όρο κυμαίνεται στα 13,5 εκ. και το μήκος στα 31εκ., ενώ σε ορισμένα ζώα η ουρά έχει το χαρακτηριστικό σχήμα S, καθώς φέρει στο πάνω τμήμα της δύο λιπώδη ημισφαίρια.
Τα αυτιά των προβάτων της φυλής Λέσβου είναι τριών διαφορετικών μεγεθών και οι παραγωγοί χρησιμοποιούν ανάλογα ονόματα, όπως Αυτάτα (μεγάλα αυτιά), Κτσούμπκα (μικρά αυτιά) και Κουφά (πολύ μικρά αυτιά).
Οι προβατίνες της φυλής σε μεγάλο ποσοστό φέρουν κέρατα, ενώ τα κριάρια φέρουν σχεδόν όλα. Ανάλογα με το αν φέρουν ή δεν φέρουν κέρατα τα ζώα ονομάζονται Τσιραβλά ή Καμπάκα, αντίστοιχα.