Lo squalo lanterna nano sembra raggiungere una lunghezza massima di circa 20 cm (femmina). Ha una testa lunga, larga e appiattita che comprende da un quarto a un quinto della sua lunghezza totale. Gli occhi sono grandi, lunghi il doppio dell’altezza, con gli angoli anteriore e posteriore acuti. Le narici sono grandi e precedute da lembi di pelle poco sviluppati. Ci sono 25-32 file di denti nella mascella superiore e 30-34 file di denti nella mascella inferiore. I denti superiori dei maschi adulti hanno una singola cuspide affiancata da due coppie di cuspidi più piccole, mentre i denti superiori delle femmine sono più robusti e hanno solo un paio di cuspidi laterali che affiancano la cuspide centrale. I denti inferiori hanno ciascuno una singola cuspide fortemente obliqua, e le loro basi sono intrecciate per formare una superficie di taglio continua. Papille sparse e rade si trovano all’interno della bocca e sui bordi degli archi branchiali. Le cinque paia di fessure branchiali sono piccole.
Il tronco è corto, con due grandi pinne dorsali relativamente ravvicinate e con spine scanalate davanti. La prima pinna dorsale ha origine sopra i margini di uscita delle pinne pettorali. La seconda pinna dorsale ha un’area doppia rispetto alla prima ed è più grande delle pinne pettorali o pelviche, e ha origine sopra la fine delle basi delle pinne pelviche. Non esiste una pinna anale. La pinna caudale è bassa, con un lobo inferiore moderato e una tacca ventrale vicino alla punta del lobo superiore. La pelle è densamente coperta da sottili dentelli dermici aghiformi in modo casuale, tranne che per le labbra e le punte delle pinne. Questo squalo è di colore marrone scuro con un modello sorprendente e distintivo di marcature nere sulla sua superficie ventrale, una linea nera continua o spezzata e sottile lungo la metà del suo dorso (ma senza una banda bianca come nel simile squalo lanterna dei Caraibi), una banda nera sulla fine della sua pinna caudale e una macchia scura sul lobo inferiore della pinna caudale. Curiosamente, alcune delle marcature nere ventrali sono composte da fotofori che producono luce, mentre altre (compresa la macchia dietro le pinne pelviche) sono composte da cromatofori contenenti pigmenti. Il più grande individuo conosciuto è lungo 21,2 cm (8,3 in).