Asterotrygon avait une forme typique de raie avec un disque plat, arrondi formé de la tête et des nageoires pectorales et une longue queue étroite avec un puissant dard. Il mesurait de 8 centimètres pour le plus petit des jeunes (le spécimen SMMP 83.25) à 65 centimètres pour le plus grand adulte (FMNH 15166).
La forme du disque est plus arrondie que celle des autres raies aujourd'hui éteintes telles que Heliobatis, qui sont de forme plus anguleuse. La surface supérieure du disque est couverte de petits denticules dermiques, chacun avec un petit crochet. Contrairement à Heliobatis et aux raies modernes, il possédait une petite nageoire dorsale en avant de son dard. Alors que la plupart des raies ont un axe cartilagineux unique qui s'étend de l'aiguillon à la base de la queue, Asterotrygon possède des vertèbres indépendantes sur toute la longueur de la queue. La queue est aussi un peu plus épaisse à sa base que celles des autres raies. Des nageoires semblables à de petits replis de la queue sont présents à l'extrémité de la queue. La ceinture puboischiatique, l'élément où s'attachent les nageoires pelviennes, est étroite et en forme d'arche. Comme d'autres raies, Asterotrygon n'a pas de côtes thoraciques mais possède un cartilage autour de la moelle épinière appelé cartilage synarcual thoraco-lombaire[1].
Plusieurs détails du neurocrâne lient Asterotrygon aux raies modernes. Comme chez d'autres raies, les hyomandibules, qui permettent de prolonger la mâchoire vers l'extérieur, sont complètement séparées de la mâchoire inférieure. Chez d'autres poissons cartilagineux, les hyomandibules et la mâchoire inférieure sont fusionnées par le ligament hyomandibulaire de Meckel. Malgré cette perte, Asterotrygon conserve encore un peu de cartilage calcifié dans l'espace où passait le ligament autrefois. Les processus postorbitaires sont larges, plats et en forme d'avant-toit[1].
