Трёхпалый дятел — таёжный дятел размером с дрозда: длина 21–24 см, размах крыльев 33–37 см, масса 50–90 г. Оперение чёрно-белое, без красных отметин, характерных для других дятлов, у самца на темени лимонно-жёлтая шапочка, у самки — серебристо-серая с тёмными пестринами. Отличительный признак, отражённый в названии, — на каждой лапе только три пальца: два направлены вперёд, один назад.
Вид обитает в густых тёмнохвойных еловых и пихтовых лесах, охотно селится у заболоченных и затопленных участков, где много погибших деревьев. Основу питания составляют личинки и куколки ксилофагов, прежде всего короедов и усачей, которых птица добывает, снимая кору и раздалбливая древесину ослабленных и поражённых деревьев. По данным исследований, около десяти месяцев в году трёхпалый дятел питается насекомыми-ксилофагами и концентрируется в очагах их размножения, включая гаревые и ветровальные участки, что определяет его роль как санитара хвойного леса. Птица оседлая, лишь в северных районах Сибири зимой откочёвывает к югу, в поведении молчалива, барабанная трель короткая и тихая.