Flerårigt gräs med styvt upprätt, 1–4 dm högt strå med ett fåtal blad, ofta med violettbrun ton, det översta mycket kort. De basala bladen är 4–6 cm långa och cirka 5 mm breda, gråaktigt gröna, kala och med otydliga platta åsar på ovansidan. Snärpen är kort 0,5–1 mm, kal och trubbig. Alla bladslidor är öppna och den övre är något uppsvälld. Det täta axet är nästan klotrunt och ofta violettanstruket i färgen. Skärmfjällen som helt omsluter de korta småaxen har borsthårig kant och långa uddspetsar som är lika långa som resten av fjället.

Fjälltimotej växer på frisk–fuktig ganska näringsrik gräsmark i norra delarna av landet. Man kan t.ex. hitta den i betesmarker, vallar, stränder, vägkanter och i fjällängar. Den förekommer ner till Dalarna och Värmland.

Förväxlingsrisk:
Liknar närmast vanlig timotej (P. pratensis) men denna har oftast betydligt mer utdragna ax med småax vars skärmfjäll har uddspetsar som inte är lika långa som själva skärmfjällen. Den saknar även den uppblåsta övre bladslidan samt har ofta en lökliknande uppsvälld skottbas.
Enbart bladen kan även likna ängskavle (Alopecurus pratensis) men denna har en nedre stängd bladslida samt blad med sträva åsar på översidan.