Na głowie obu płci jest błyszcząca granatowo-czarna czapeczka, ograniczona jest tylko do wierzchołku głowy, jedynie na podbródku widać maleńki czarny śliniaczek o ostrych krawędziach (u bardzo podobnej czarnogłówki matowa czapeczka sięga aż do krawędzi płaszcza, a śliniak jest szerszy, sięga do piersi i ma rozmyte brzegi). Białe policzki (bardziej brązowe niż u czarnogłówki). Dziób krótki, czarny, przystosowany do zbierania owadów. Na pokrywach skrzydłowych nie ma przejaśnień. Ma ciemnoszary ogon, czarny dziób i tęczówki oczu oraz jasnoniebieskie nogi. Oznaczanie wieku jest trudne, młode powinny mieć bardziej matową czapeczkę (większe ryzyko pomyłki z czarnogłówką); już we wrześniu wyglądają jak dorosłe, nie da się ich odróżnić w terenie na podstawie ubarwienia.
Pomimo bliskiego spokrewnienia z czarnogłówką nie odnotowano krzyżowania się tych dwóch gatunków. Różnice w terenie oprócz rysunku na głowie kryją się w braku białego paska na lotkach sikory ubogiej (czasem białe obrzeżenia lotek mogą go przypominać). Mimo to przy braku znajomości głosu obu gatunków lub gdy nie odzywają się, ich rozpoznanie bywa trudne, jednak przy doświadczeniu w terenie, ich rozpoznawanie jest możliwe.