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La Vespa velutina può essere facilmente confusa con il nostro Calabrone europeo (Vespa crabro), diffuso in gran parte dell'Italia e dell’Europa, e con alcuni altri insetti che hanno forma e colorazioni simili. Nell’Italia meridionale è invece diffusa un’altra specie nativa di vespa: la vespa orientale (Vespa orientalis).
La Vespa velutina è caratterizzata da un torace di colore bruno molto scuro, tendente al nero. I primi tre segmenti (tergiti) addominali sono di colore bruno scuro con il margine posteriore di colore giallo o giallo-rossastro, il quarto è quasi interamente di colore giallo-rossastro, con l’estremità dell’addome bruno-rossastra.  Le zampe sono scure, tranne le estremità (tarsi) di colore giallo, da cui il nome volgare Calabrone a zampe gialle.  La parte frontale della testa (capo) è di colore giallo aranciato e le antenne sono di colore nero nella parte superiore e bruno in quella inferiore. La dimensione delle operaie varia tra 19-30 mm di lunghezza, con un'apertura alare compresa tra 37-50 mm.
I maschi di Vespa velutina si distinguono dalle operaie o dalle regine per l’assenza del pungiglione e per le antenne di maggiori dimensioni. Operaie e regine sono invece molto simili tra loro, seppur le regine siano generalmente più pesanti; tuttavia, solo l’analisi interna degli organi riproduttivi ne permette il riconoscimento con certezza.