Granmeisen tilhører, som navnet antyder, meisefamilien. Den blir 12-13 centimeter lang og veier 11–14 gram. Den har relativt stort hode med en kraftig nakke, svart hette og smekkeparti, grå til gråbrun rygg og vinger, samt skittenhvit underside.
Granmeisen er svært lik sin nære slektning løvmeis, men kan kjennes igjen på en langsgående lys stripe på vingen (som løvmeis ikke har), at hetta er mattsvart (hos løvmeis er den glinsende svart) og større smekkeparti. I tillegg har løvmeisen brunere vinger og rygg, ikke mindre kraftig nakke. Og der granmeisen er mer knyttet til barskog, så er løvmeisen mer knyttet til løvskog (gjerne fuktige skogtyper).