Барханны кот адрозніваецца самымі дробнымі памерамі сярод дзікіх котак: даўжыня яе цела 65-90 см, прычым 40 % займае хвост, вышыня ў карку — 24-30 см; маса дарослых самцоў — 2,1-3,4 кг, саміцы драбнейшыя. Галава вялікая і шырокая, прыплюснутая, з бакенбардамі. Вушы вельмі вялікія і шырокія, без пэндзлікаў. Абалонка вока жоўтая, зрэнкі шылінападобныя. Лапы ў аксамітнай коткі кароткія, моцныя. Ступні пакрывае шорсткая поўсць, якая абараняе падэшвы лап ад апёкаў гарачым пяском.
