Kolibri ir vieni no mazākajiem putniem pasaulē. Lielākā daļa sugu ir 7,5 - 13 cm lieli. Vismazākais kolibri dzimtā ir bišu kolibri kas ir arī mazākais putns pasaulē Tā garums ir 5 – 6 cm, svars 1,6 - 1,9 Toties lielākais kolibri dzimtā ir milzu kolibri, kura ķermeņa garums sasniedz 35 cm, bet svars 21 gramu.
Kolibri spēj karāties gaisā, ātri vicinot spārnus. Atkarībā no sugas tie spārnus sekundes laikā sasit 8-100 reizes. Milzu kolibri sekundes laikā novicina spārnus 8-12 reizes, kas ir apmēram 600 reizes minūtē. Vidēja lieluma kolibri spārnus 1 sekundes laikā sasit 20-30 reizes, bet maza auguma kolibri - līdz 100 reizēm sekundē. Tie ir arī vienīgie putni pasaulē, kas spēj lidot atpakaļgaitā. Kolibri lidošanas ātrums ir 15 m/s, kas ir 54 km/st.
Daudzām kolibri sugām ir krāšņi apspalvojumi, neparastās krāsās. Krāsa ne vienmēr ir atkarīga no apalvas pigmenta. To rada gaismas laušana prizmveidīgo šunu slānī apspalvojuma virsējā kārtā, gaismas difrakcijas un interferences rezultātā atstarojot spožas krāsas. Kolibri spārna struktūra strādā kā difrakcijas režģis. Tādējādi izmainot pozīciju gaisā, gandrīz neredzams kolibri pēkšņi kļūst ugunīgi sarkans vai smaragdzaļš.
Tomēr ne visiem kolibrī ir prizmveidīgo šūnu slānis uz spalvām, piemēram, rudā kolibri rudo toni nosaka pigmentācija. Kopumā apspalvojuma krāsu veido pigmentācijas un difrakcijas efekta kombinācija.
Neskatoties uz anatomiskajām atšķirībām, pastāv viedoklis, ka kolibri spārnu aerodinamika ir līdzīga kukaiņu aerodinamikai. Spārnu kinemātika ir simetriska, gan spārniem ejot uz leju, gan ceļoties augšā. Tas nozīmē, ka spārnu kustība tiek atbalstīta un pastiprināta ar ķermeņa svaru, līdzīgi kā to dara līdzīga lieluma kukaiņi. Eksperimentos tika izmantots rudais kolibri. Tika noskaidrots, ka spēka patēriņš ir asimetrisks. Vēzējot spārnus uz leju, tiek izmantoti 75% no ķermeņa svara, bet, ceļot spārnus uz augšu, tikai 25%.
Izņemot kukaiņus, kolibri dzimtas putniem, lai nodrošinātu ātro spārnu kustību ar nepieciešamo enerģiju, ir ātrākā vielmaiņa no visiem dzīvniekiem pasaulē. Tā sirds ritms ir ļoti ātrs. Piemēram, zilrīkles kolibri sirsniņa nopukst 1260 reizes vienas minūtes laikā. Kolibri, lai iegūtu nepieciešamo enerģiju, dienas laikā apēd vairāk nektāra nekā pats sver. Lai to izdarītu, tie apmeklē vairāk kā 100 ziedus dienā. No nāves aiz bada to nošķir tikai dažas stundas. Dienas laikā tas spēj uzkrāt tikai tik daudz barības vielas, lai spētu pārlaist nakti. Izdzīvot nakti, kolibri palīdz arī spēja vielmaiņu palēnināt. Tie ieņem īpašu hibernācijas stāvokli, ko sauc par torporu jeb īslaicīgu hibernāciju. Torpora stāvokļa laikā kolibri sirds pukstu ritms un elpošanas ritms dramatiski samazinās. Sirds pukst vairs tikai 50-180 reizes minūtē, tādējādi samazinās barības vielu nepieciešamība.
Tik dinamiska vielmaiņas izmaiņa ir cieši saistīta arī ar dinamisku nieru funkcijas izmaiņām. Vielmaiņas studijas uzdod zinātniekiem jautājumu, kā migrējošā suga sarkanrīkles kolibri spēj nolidot 800 km distanci neapstājoties. Izrādās, ka sarkanrīkles kolibri tāpat kā citi migrējošie putni, uzkrāj taukus, kas kalpo kā enerģijas avots pārlidojuma laikā. Uzkrājot tauku rezerves pirms migrācijas, tā masa dubultojas.
Lielākajai daļai kolibri knābji ir gari un taisni, vai gandrīz taisni, lai vieglāk piekļūtu pie ziedu nektāra. Dažām sugām knābji piemēroti specializētai barības uzņemšanai. Piemēram, dzeloņknābja kolibri knābis ir īss un ass, kas piemērots, lai barotos no ziediem ar īsu ziedu kausu vai lai caurdurtu garāko ziedu pamatni. Toties līkknābja kolibri saliektais knābis piemērots nektāra iegūšanai no saliektiem ziedu kausiem. Bet ugunsastes kolibri knābja gals ir uzliekts uz augšu. Kolibri knābja apakšējā daļa ir īsāka un cieši ieguļas augšējā knābja daļā. Barošanās laikā knābis ir pavērts pavisam nedaudz, tikai tik daudz, lai varētu izbāzt mēli. Kolibri nektāru dzer ar mēles palīdzību, to uzlaizot.
Kolibri barojas ar nektāru. Līdzīgi kā bites tie izmanto cukuru, ko satur nektārs. Kolibri neizvēlas ziedus, ja cukurs nektārā ir mazāk par 10%, un otrādāk, jo vairāk cukura, jo iecienītāki ir ziedi. Nektārs ir samērā nabadzīgs un vienveidīgs barības vielu resurss, tādēļ kolibri olbaltumvielas, aminoskābes, vitamīnus un minerālvielas uzņem, papildus medījot kukaiņus un zirnekļus. Lai taupītu enerģiju, laikā, kad kolibri nebarojas, tie sēž uz kāda zara. Barošanās parasti notiek īsu brīdi un bieži, uzņemot 12 reizes vairāk nektāra kā paša ķermeņa svars. Apmēram 10-15% dienas paiet ēdot, bet pārējais laiks, sēžot uz zara un sagremojot uzņemto barību.
Par jauno paaudzi rūpējas tikai kolibri mātītes. Lielākā daļa sugu būvē kausa formas ligzdu koku vai krūmu zaros. Dažas tropu sugas ligzdu piestiprina pie koku lapām. Ligzdas lielums ir atkarīgs no kolibri lieluma. Mazākās ligzdas ir mazākas nekā valrieksta čaumalas pusīte. Lielākās ir vairākus centimetrus lielas. Lielākā daļa kolibri sugu ligzdas celtniecībai izmanto zirnekļa tīmekli, sasienot kopā ligzdas būvniecības materiālus. Zirnekļu pavediena izmantošana padara ligzdu unikāli mainīgu. Mazajiem putnēniem augot, ligzda izplešas.
Kolibri mātīte dēj 2 baltas olas. Lai arī kolibri olas ir mazākās putnu olas pasaulē, relatīvi tās ir ļoti lielas olas, salīdzinot ar kolibri mātītes augumu. Inkubācijas periods ilgst 14-23 dienas, atkarībā no sugas un klimatiskās joslas. Māte mazuļus baro ar nelieliem posmkājiem un nektāru, barību atrijot mazuļu knābīšos.
