Самый мелкий из грызунов в Европе и одно из самых мелких млекопитающих на Земле (меньше неё только землеройки — крошечная бурозубка и карликовая белозубка, а также свиноносая летучая мышь из отряда рукокрылых). Длина тела 5,5—7 см, хвоста — до 6,5 см; общая длина достигает до 13 сантиметров; взрослый самец весит 7—10 граммов, а новорождённая мышка — неполный грамм. Хвост очень подвижный, хватательный, способен обвиваться вокруг стеблей и тонких сучьев; задние лапы цепкие. Окраска заметно ярче, чем у домовой мыши. Окраска спины однотонная, буровато-охристая или рыжеватая, резко отграниченная от белого или светло-серого брюшка. В отличие от других мышей мордочка у мыши-малютки тупая, укороченная, уши небольшие. Северные и западные подвиды окрашены темнее и рыжее.
Распространена мышь-малютка в лесной и лесостепной зонах Евразии — от северо-западной Испании до Кореи. Водится на юге Великобритании. На севере граница ареала доходит по 65° с. ш.; на юге — до Предкавказья, Казахстана, северной Монголии (Хэнтэй), Дальнего Востока. Ареал занимает также восток Китая до провинции Юньнань, Тайвань, южную Японию.
В России встречается от западных границ до Забайкалья и Приморья. Северная граница ареала идёт от побережья Балтийского моря, района Ругозера (Карелия), гг. Онега, Сыктывкар через Северный Урал, нижнее течение р. Полуй (Ямало-Ненецкий АО), Якутск на юг до Амуро-Зейского плато. Южная граница идёт по Западной (включая Закарпатье) и Южной Украине и предгорьям Большого Кавказа; по чёрноморскому побережью — до Кобулети, по Волге — до Астрахани. Восточнее граница проходит приблизительно по линии Уральск — оз. Кургальджин — Семипалатинск, захватывает Зайсанскую и Алакольскую котловины, Алтае-Саянскую горную страну и Забайкалье.
Мышь-малютка населяет южную часть лесной и лесостепную зону, по долинам рек проникая почти до Полярного круга. В горах поднимается до 2200 м над уровнем моря (центральная часть Большого Кавказского хребта). Предпочитает открытые и полуоткрытые местообитания с высоким травостоем. Наиболее многочисленна на высокотравных лугах, включая пойменные, на субальпийских и альпийских лугах, на сплавинах, среди редких кустарниковых зарослей, бурьянной растительности на пустошах, на залежных землях, сенокосах и межах. В Италии и Восточной Азии встречается по рисовым чекам.