牠們的體長僅2至3公分，是台灣青蛙家族中體型最小的成員之一。牠們有典型的狹口蛙科體型，頭小體寬。背面淺褐色或灰色，身體兩側有縱向的深色紋，讓牠們看起來更像個三角形。在背部中間有一條淺黃色背中線，線上有一或兩個黑色小括弧（）花紋，故又稱小弧斑姬蛙。
黑蒙西氏小雨蛙常見於台灣中南部及東南部一千五百公尺的開墾地水域及草澤，春夏時節常躲在水邊草叢、落葉、泥縫或小石堆中鳴叫，雄蛙有單一外鳴囊。經常和小雨蛙同時出現，而且叫聲和小雨蛙也很類似，如同上發條聲，但比較低而且綿長。黑蒙西氏小雨蛙和小雨蛙都叫得很大聲，也都喜歡躲藏，所以經常混淆。因在台灣的分佈侷限，棲地容易受破壞，所以曾被列為保育類，在2008年因族群量穩定，改列為一般類。
卵呈片漂浮在水面，蝌蚪兩眼間及尾中部有銀白色銀斑，嘴朝上成漏斗狀，經常成群浮游在表層，一起過濾藻類為食。
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