Törnsångaren blir omkring 13 till 15 cm lång och väger 12 till 17 gram. Ovansidan är gråbrun, vingarna är rödbruna och undersidan är beigevit. Den har vitaktig strupe, tunn vit ögonring, relativt lång stjärt och beige ben.

Hanen har grå och honan brun hjässa. En törnsångare kan bli upp till åtta år gammal. Lätet låter som "fed fed" eller "void void". Sången är karaktäristisk, en kort rask strof med rivig, sträv och grov röst, framförd med en ivrig och knackig rytm, som kan liknas vid Tycker du det, tycker du? I sångflykt hörs en liknande strof, men längre och mer pladdrig än rytmisk.

Törnsångaren är en flyttfågel som häckar allmänt i nästan hela Europa, förutom i Alperna, Pyrenéerna, södra Portugals och Spaniens inland och i norra Skandinavien. Den häckar även i allra nordligaste Afrika i Algeriet och Marocko, och den övervintrar i tropiska Afrika.

I Sverige förekommer törnsångaren allmänt i de södra och mellersta delarna av landet och utmed Norrlandskusten. Törnsångaren anländer till Sverige i mitten av maj.

Törnsångaren förekommer i öppna landskap med törniga buskar och snår, och är mycket trogna sin hemort. Den huvudsakliga häckningstiden infaller i maj-juli. Hanarna anländer först till häckningsområdena och börjar att etablera revir. Han börjar sedan att bygga en eller flera ”lekbon”. Dessa liknar det ordinarie boet men är inte lika fint fodrade på insidan. I detta avseendet skiljer den sig från trädgårdssångaren som bygger ytterst slarvigt lekbon. Honan väljer sedan ut ett av hanens lekbon och med hans hjälp slutförs byggandet.

Den bygger ett skålformat bo av gräs, rötter, hår och strån som den gömmer nära marken i tät växtlighet. Honan lägger 4 till 6 ägg vilka ruvas omväxlande av båda föräldrarna i 11 till 13 dagar. Ungarna stannar i boet i 10 till 12 dagar. Arten utsätts ganska ofta för häckningsparasitism av gök som lägger sitt ägg i törnsångaren bo.

Törnsångaren lever av insekter och deras larver, spindlar och bär.