Net als andere leden van het geslacht Bradypus heeft de drievingerige luiaard drie vingers aan de handen, in tegenstelling tot de twwe, die er slechts twee hebben. Overigens hebben alle luiaards drie tenen aan een voet. Net als de andere luiaards, maar anders dan alle andere zoogdieren, heeft de drievingerige luiaard negen halswervels. Hij kan zijn kop minstens 180° draaien.

De drievingerige luiaard is ongeveer 50 centimeter lang. In het regenseizoen groeien er allerlei algen in de grijsbruine vacht, wat groenige vlekken veroorzaakt. Dit dient als camouflage. Het gezicht is roomkleurig en over de voorhoofd loopt een bruine band. Rond de ogen bevindt zich een donker gezichtsmasker. De keel is licht van kleur.

Het mannetje van de drievingerige luiaard heeft, net als het mannetje kapucijnluiaard, een rugklier, speculum, die zichtbaar is als een oranje vlek op de rug. In de lengterichting van de vlek loopt een donkerbruine streep. Vaak liggen er ook enkele kleinere vlekken rond de streep. De functie van deze klier is vooralsnog onduidelijk, maar mogelijk heeft het een voordeel bij het vinden van een partner