Длина тела до 80 см. По форме тела походит на белого толстолобика. Отличается от последнего большими размерами головы и более длинными грудными плавниками, заходящими за основание брюшных плавников и окрашенными в темные тона. Кроме того, на брюхе, впереди брюшных плавников, не имеет киля. Длинные и тонкие жаберные тычинки не срастаются между собой и не образуют такого мощного цедильного аппарата, как у белого толстолобика, их число 240–300. Жевательная поверхность глоточных зубов гладкая. Кишечник взрослых рыб длинный, в несколько раз превышает длину тела, но короче, чем у обыкновенного (белого) толстолобика. Окраска темно-серая, по бокам тела у взрослых рыб темные пятна. Молодь имеет золотистые бока.

Исходно ареал располагался в бассейне р. Амур, обитает в реках Центрального и Южного Китая. В небольших количествах встречается в низовьях рек Зеи и Амгуни (Берг, 1949; Атлас пресноводных рыб…, 2003). В XIX веке был акклиматизирован в европейской части бывшего СССР и других странах.

Этот вид неоднократно (в 1980-е гг. ежегодно) использовался для зарыбления различных прудов в Мордовии. Пестрого толстолобика культивировали и продолжают выращивать в 2-х рыбоводных хозяйствах: «Левженском» (Рузаевский район) и «Медаевском» (Чамзинский район). В русле Суры 2 экз. пестрого толстолобика были выловлены в 1984 г. (Вечканов, 2000). Эти экземпляры, как и вероятные другие находки, попали в водоемы их рыбоводных хозяйств.

В Мордовии является вселенцем.