Þúsundblaðarós er meðalstór burkni, 15-30 sm á hæð, en getur orðið nokkuð stórvaxinn eða allt að 50 sm á, hæð. Jarðstöngull er stuttur, alsettur dökkum oddmjóum hreisturblöðum. Blöðkurnar eru stórar, uppréttar, tvífjaðraðar eða tvíhálffjaðraðar, stilkaðar; stilkurinn sjaldan meir en fimmtungur til fjórðungur af heildarlengd blaðsins, oft með brúnum hreistrum, einkum neðst, en stundum lengra upp. Hliðarsmáblöðin eru um 2-8 sm á lengd og 1-2 sm á breidd, mjókka jafnt út í odd alla leiðina á litlum eintökum, en eru jafnbreið neðan til á stærri eintökum. Smáblöð annarrar gráðu eru djúptennt eða flipótt, með 6-12 kringlóttum gróblettum í tveim röðum á neðra borði. Gróhulu vantar oftast, nema stöku sinnum á yngstu gróblettunum, en hverfur mjög fljótt.

Þúsundblaðarós er mjög breytileg í útliti, einkum er varðar stærð og form blaðanna. Algengt er að hún sé afar smávaxin og ógróbær þar sem hún vex í snjódældum, og með breiðleitari og minna skiptum smáblöðum. Þar sem hún er stórvöxnust verður blaðkan líkari fjöllaufung, með fíngerðari og meira skiptum smáblöðum. Oft getur verið erfitt að greina hana frá fjöllaufungi, einkum þegar hún er ógróbær. Langbezta greiningareinkennið eru hinir kringlóttu, nöktu gróblettir án gróhulu. Önnur einkenni sem einnig hafa verið notuð eru hlutfallslega styttri blaðstilkar, og á því að æðarnar í smáblaðtönnunum ná alveg út í tannjaðarinn, en oft verður smávegis æðalaust bil á jaðri smáblaðanna í fjöllaufungi. Hvorugt þessara einkenna er þó nægilega afgerandi.