O pato-carolino é um pato empoleirado de porte médio. Um adulto típico varia entre os 47 até aos 54 cm em comprimento, com uma envergadura de asa que fica entre os 66 até aos 73 cm. Isto representa cerca de três quartos do comprimento de um pato selvagem adulto. Partilha os seus genes com o pato mandarim asiático (Aixgalericulata).

O macho adulto tem a uma plumagem iridescente e multicolorida distinta, e olhos vermelhos, com um toque distintivo branco para baixo do pescoço. A fêmea, menos colorida, tem um olho-anel branco e uma garganta esbranquiçada. Ambos os adultos têm cabeças com crista.

O apelo do sexo masculino é um apito crescente, jeeeeee; as fêmeas proferem uma tirada prolongada, um guincho a subir de tom, fazem weepweep, quando em velocidade, bem como um forte cr-r-ek, cr-e-ek para uma chamada de alarme.