Kärrsångaren är ungefär 13 centimeter lång och har en vingspann på 17 till 21 centimeter. Vikten är ungefär 11 till 14 gram. Ovansidan är gråbrun och undersidan gulvit. Den har vitaktig strupe och spetsig näbb. Till utseendet är den svår att skilja från rörsångaren, men den är gråare på ryggen, pannan är mindre platt och näbben är inte lika spetsig. Könen är lika.
Sången som mest hörs från skymning till gryning är mycket högljudd och snarlik rörsångarens fast mycket snabbare och mer varierad. I ett mycket snabbt tempo visslar, knäpper och svirrar den ofta väl dold inne i vassen eller ett snår nära vatten. Den är en mycket skicklig imitatör och härmar flera olika fågelarters läten men lägger även in passager av torra drilljud "prrri-prrri" och hesa "tzääh". Eftersom den tillbringar vinterhalvåret, i Afrika, kan den även under sommartid i Sverige väva in härmningar från afrikanska fågelsarter vilket gör att vissa fågelskådare med stor kunskap om fågelsång i vissa specialfall kan utröna var i Afrika en individ övervintrat.
Kärrsångaren är en flyttfågel som häckar i centrala och östra Europa till Uralbergen. Den övervintrar söder om Sahara i Afrika.
Den har invandrat till Sverige under 1900-talet och är nu spridd över stora delar av södra och mellersta Sverige och längre norrut längs kusten. Från Sverige flyttar den i augusti-september och återkommer i maj-juni. Den är en av de flyttfåglar som anländer senast till Sverige.
Kärrsångaren lever i tät vass, buskar och åkrar i närheten av vattendrag. Den är en skygg fågel. Den livnär sig på insekter och deras larver, spindlar och blötdjur, samt på hösten ibland även bär.
Den blir könsmogen efter ett år och den huvudsakliga häckningstiden är maj till juli. Den bygger ett skålformat bo av gräs och vasstrån som den brukar hänga i vegetationen, ofta mellan brännässlor eller sädesstrån. Honan lägger tre till fem blåaktigt vita ägg. Äggen ruvas sedan i 12 till 14 dagar omväxlande av båda föräldrarna. Ungfåglarna blir flygga efter 10 till 14 dagar. Det europeiska beståndet beräknas till cirka 1,5 till 2,0 miljoner häckande par.
Den högsta noterade åldern på en kärrsångare är minst nio år.