Общая длина степной агамы не превышает 30 см, при длине туловища с головой до 12 см, хвост в 1,3—2 раза длиннее тела. Масса тела до 45 г (по другим данным до 62 г). В Предкавказье агамы более мелкие по сравнению со среднеазиатскими: длина их тела до 8,5 см, масса до 27 г. Взрослые самцы заметно длиннее самок, имеют преанальную мозоль. Верхние головные щитки слегка выпуклые, неребристые. Затылочный щиток, на котором размещён теменнай глаз , такого же размера как окружающие щитки. Ноздри находятся в задней части носовых щитков и сверху почти не видны. Верхнегубных щитков 15—19. Хорошо выражено небольшое наружное ушное отверстие, в глубине которого расположена барабанная перепонка. Над ним находятся 2—5 удлиненных шиповатых чешуйки. Чешуя туловища однородная (этим степная агама отличается от близкородственной руинной агамы), ромбовидная, ребристая, только на горле гладкая, спинная крупная, с острыми шипиками, хвостовые расположены косыми рядами и не образуют поперечных колец.Окраска молодых агам сверху светло-серая с проходящим вдоль хребта рядом светло-серых более или менее овальных пятен, распространяющихся на основание хвоста, и двумя рядами таких же вытянутых в длину пятен по бокам туловища. Между пятнами соседних рядов расположены более крупные тёмно-коричневые или тёмно-серые пятна. На верхней стороне ног и на хвосте имеются нерезкие более тёмные поперечные полосы. С наступлением половозрелости окраска меняется, и взрослые ящерицы становятся серого или желтовато-серого цвета. У самцов тёмные пятна почти полностью исчезают, а светло-серые темнеют, у самок в целом сохраняется ювенильная расцветка.
При повышении температуры, а также в возбуждённом состоянии окраска взрослых агам изменяется и становится очень яркой. При этом наблюдаются явный половой диморфизм в окраске. У самцов горло, брюхо, бока и конечности становятся тёмно- или даже чёрно-синими, на спине появляются кобальтово-синие пятна, а хвост приобретает ярко-жёлтую или оранжево-жёлтую окраску. Самки становятся голубовато- или зеленовато-желтыми, тёмные пятна на спине оранжевыми или ржаво-оранжевыми, а ноги и хвост приобретают такую же, как у самцов, но менее яркую расцветку. Однако у агам из Предкавказья описанные цветовые различия между полами отсутствуют.