De ransuil is iets kleiner en vooral slanker als de bosuil. Hij is ongeveer 36 cm lang en duidelijk herkenbaar aan de vertikaal opgerichte oorpluimen en oranje gele ogen. De oorpluimen kunnen echter bij ongestoorde uilen of in rusthouding geheel plat liggen. De bovenzijde is bruin van kleur met een tekening van lichtere vlekken. De ogen bevinden zich aan de voorkant van de kop, zijn groot en omgeven door een krans van veertjes. De kop is breed en bevindt zich recht boven het lichaam. Op de kop bevinden zich rechtopstaande oorpluimen.

De onderzijde is lichter en bedekt met onregelmatige lengtestrepen. Het verenkleed is op de bovenzijde geelbruin, donker gemarmerd als boomschors met op de onderzijde licht roestgeel met krachtige donkere lengtestrepen. In de regel is mannetje ransuil lichter op de onderzijde als vrouwtje bosuil.

De lange, smalle tenen van de ransuil zijn niet geschikt om grote weerbare prooien te grijpen.