Grönsångaren är ungefär 11 till 13 centimeter lång, har ett vingspann på 19 till 24 centimeter och väger ungefär 8 till 13 gram. Ovansidan är grön och bröstet gulvitt. Den har vit buk, gul strupe och gult ögonbrynsstreck. Honor och hanar har samma färger. Visuellt kan man skilja den från gransångaren och lövsångaren på dess klarare färger, långa vingar och kortare men bredare stjärt. Men framförallt skiljs den ifrån dessa två på sin arttypiska sång.

Den har två sångtyper, en ljus metallisk drill i ökande tempo pit-pit-pitpitpitpt-t-t-ttt som varar 2-3 sekunder och som brukar beskrivas som ett litet mynt som roterar på en marmorskiva, och en serie av 3 till 5 sjunkande pipande mörkare toner piyy-piyy-piyy. Locklätet liknar den andra sångtypen, men är kortare och inte upprepat: "piy".

I Sverige förekommer den mest i söder där den lokalt är ganska allmän, men även längre norrut utefter kusten. Antalet varierar troligen mycket mellan olika år. Den anländer i april-maj och flyttar i juli-augusti.

Lever i ljus lövskog och blandskog, ofta bokskogar, och parkanläggningar. Den blir könsmogen efter ett år. Den huvudsakliga häckningstiden är maj till juli. Boet är bakugnsformat och byggs av strån och gräs och göms väl i busksnår på marken. Honan lägger sex till sju ägg. Hon ruvar på äggen i 12 till 14 dagar. Ungfåglarna stannar i boet i 12 till 13 dagar. Det europeiska beståndet av grönsångare uppskattas till omkring 7 miljoner häckande par. Grönsångaren livnär sig på spindlar, blötdjur, bär, insekter och deras larver.