Ulquiorra es un Espada con aspecto melancólico, tiene una línea delgada de color verde debajo de cada uno de sus ojos verdes y se mantiene impertérrito en toda situación. Los restos de su máscara de Hollow se encuentran al lado izquierdo de su cabeza, dando la apariencia de un casco partido. Es bastante bajito, casi anoréxico, tiene el pelo oscuro y desordenado, su piel es extremadamente blanca, dándole un aspecto enfermizo. Viste el hakama blanco y negro de los Arrancars, además de llevar una chaqueta que le cubre ajustadamente todo el torso y cae como una capa no muy larga, la funda de su Zanpakutō es de color verde azulado.
Siempre conserva la calma y nada parece inquietarle o molestarle (rara vez saca sus manos de los bolsillos de su hakama), ha demostrado ser uno de los Arrancar más fieles y eficientes al servicio de Aizen que deposita su confianza en él en numerosas ocasiones. Ulquiorra muestra una actitud displicente hacia otros Espada como Grimmjow o Nnoitra, aunque parece mantener una relación cordial (para tratarse de arrancar) con Yammy.
Posee el extraño hábito de apuñalar a los enemigos que le parecen interesantes con su mano desnuda en la posición donde se encuentra su agujero de Hollow, esto es, justo debajo del cuello.
Ulquiorra es el Cuarto Espada, lo cual quiere decir que ocupa el puesto número 4 en poder entre todos los arrancar de Hueco Mundo. No obstante, gracias a su Ressurreccion Segunda Etapa, la cual ni Aizen conoce, es posible que su poder sea incluso superior a su rango como Espada.
Ulquiorra utiliza sus manos y brazos para detener a sus enemigos, su piel Hierro es extremadamente resistente.
También destaca en el uso del Cero, para lo cual extiende su dedo índice, a través del cual surge la gran ráfaga de energía, de color turquesa en su caso.
Ha usado también la Bala (ataque de endurecimiento de reaitsu que se caracteriza por ser 20 veces más veloz que el Cero aunque de menor potencia).
Mediante el Sonido se mueve a altas velocidades.
La Zanpakutō de Ulquiorra se llama Murciélago (黒翼大魔 (ムルシエラゴ) Murushierago, cuyo kanji se lee como "Gran demonio de Alas Negras"), y el comando de liberación es Encadena (鎖せ tozase). En su Resurrección su máscara se expande, completando un casco y aparecen 3 cuernos más, su traje arrancar se convierte en una larga túnica y dos enormes alas oscuras crecen en su espalda, su velocidad y fuerza se ven incrementadas al usar su Resurrección, es capaz asimismo de crear largas varas de energía con las que atacar a corta y larga distancia. Su cero se transforma, adquiriendo unas proporciones mucho mayores y un tono negro, su nombre es Cero Oscuras (セロ・オスキュラス sero osukyurasu?).
Ulquiorra es el único Espada que puede volver a transformarse desde su forma liberada a otra aún más poderosa, su traje desaparece, así como su máscara, que es sustituida por dos largos cuernos, sus extremidades inferiores se cubren de un pelaje negro que culmina en dos garras en sus pies, sus ojos y las líneas que caen de los mismos se vuelven oscuros y una larga y delgada cola aparece. Este estado recibe el nombre de Resurrección Segunda Etapa (レスレクシオン・セグンダ・エターパ resurekushion segunda etāpa?). El Espada aumenta considerablemente sus capacidades físicas además es capaz de utilizar el ataque Lanza del Relámpago (雷霆の 槍(ラソサ・デル・レランパーゴ) ransa deru reranpāgo?) que puede arrojar al enemigo con un enorme poder explosivo o utilizarla a corta distancia.
