Die Kopf-Rumpf-Länge eines Zwergseidenäffchens beträgt zwischen 12 und 15 Zentimetern. Der Schwanz kann eine Länge von 17 bis 23 Zentimetern erreichen und ist damit deutlich länger als der Körper. Sie haben ein Gewicht von 85 bis 140 Gramm. Am Kopf ist ihr Fell besonders buschig und fällt nach hinten. Der Kopf und der Nacken sind dunkelbraun bis graubraun gefärbt. Das Fell am Rücken ist grau und mit schwarzen oder grünlichen Sprenkeln gezeichnet. Je nach Unterart ist das Fell am Bauch gelblich-braun oder weißlich gefärbt. Die Pfoten haben einen gelb-orange Ton und der Schwanz ist in schwarz-grau geringelt. Da es sich um einen Krallenaffen handelt, hat er an allen Finger und Zehen, außer an der Großzehe, Krallen statt Nägeln.
Sie sind verbreitet im westlichen Amazonasbecken. Im Norden findet sich Rio Japura und im Osten und Süden Rio Madeira, sowie im westlichen Brasilien, im südlichen Kolumbien, im östlichen Ecuador und Peru und im Norden Boliviens. Sie bevorzugen tropische Regenwälder und zeitweise überflutete Tieflandregenwälder. Sie mögen Terrafirme Wälder, Bambusbestände, Sekundarwälder und Lianendickicht. Sie sind tagaktive Baumbewohner. Sie laufen gerne auf allen vieren über die Äste, sind aber auch hervorragende Kletterer und Springer.
60 bis 80 Prozent ihrer Ernährung besteht aus Baumsäften. Sie haben ein spezialisiertes Gebiss, welches es ihnen ermöglicht, ein Loch in die Baumrinde zu beißen und so ihre Nahrung, den Saft des Baumes, zu erreichen. Etwa 15 Prozent ihrer Nahrung besteht aus Kleintieren. Hier fressen die Zwergseidenäffchen bevorzugt Ameisen, Käfer, Schmetterlinge, Springschnecken und Spinnen. Der Rest ihrer Nahrung besteht aus Knospen, Früchten, anderen Pflanzenteilen und keinen Wirbeltieren.
Normalerweise pflanzt sich nur das dominante Weibchen mit dem dominanten Männchen fort. Die restlichen Weibchen sind bei der Aufzucht der Jungen behilflich. Die Tragezeit beträgt etwa 140 Tage. In den meisten Fällen kommen zweieiige Zwillinge zur Welt. Die restliche Gruppe trägt die Säuglinge und spielt mit ihnen. Der Nachwuchs wird der Mutter zum Säugen übergeben. Nach etwa drei Monaten werden die jungen Zwergseidenäffchen von der Muttermilch entwöhnt. Die meisten Tiere werden im zweiten Lebensjahr geschlechtsreif. Da es eine Sozialstruktur gibt, pflanzen sie sich oft erst später fort.
Die Lebenserwartung liegt bei rund zwölf Jahren.