Morfologia Długość ciała 7 cm; masa ciała 5–6 g. Bardzo mały ptak o krępym ciele i dużej głowie. Obrączka powiekowa koloru płowobiałego, na pokrywach usznych znajduje się szarawa opaska w kształcie półksiężyca ciągnąca się od nasady dzioba do skroni; czoło i ciemię koloru oliwkowego, czub głowy zabarwiony brązem. Skrzydła śniade z jasnooliwkowożółtymi krawędziami; ogon śniady. Gardło i górna część piersi białawe, z lekkimi, szarymi plamkami, reszta dolnych części ciała biała, zabarwiona żółtawooliwkowym kolorem na bokach i podbrzuszu. Tęczówka czerwona, dziób czarniawy, nogi cieliste. Od podobnego tyraneczka uszatego (M. auricularis) różni się mniej widoczną, półksiężycową opaską na pokrywach usznych, bledszym podbródkiem i nieco krótszym ogonem. Brak dymorfizmu płciowego. Młode ptaki nieopisane.
Ekologia Tyraneczek białobrzuchy prowadzi osiadły tryb życia, zamieszkując wilgotne niskogórskie i podgórskie lasy i ich krawędzie, na wysokości 400–1200 m n.p.m. Odzywa się równymi, szybkimi sekwencjami nut o brzmieniu „dr-rrrrrrrrrr”. Odżywia się owadami;