小星头啄木鸟在中国以内分布于黑龙江东南部、吉林长白山、辽宁东部和南部、河北东陵和山东德县。中国以外分布于俄罗斯远东、乌苏里、库页岛、朝鲜、日本和琉球群岛。

小星头啄木鸟雄鸟前额至头顶淡灰褐色，颊、耳覆羽至颈侧棕褐色，或缀有棕白色羽端；眉纹白色，向后延伸至后颈，并与颈侧白斑相联。额纹白色，枕至后颈铅黑色，后枕两侧紧接白色眉纹之后各有一朱红色细纹；背、肩和两翅内侧飞羽黑褐色而杂以白色横斑或斑纹，尤以背中部白色横斑较为整齐。下背白斑较密集，腰至尾上覆羽黑色。尾亦为黑色，外侧尾羽具白色横斑。翅呈黑白相杂状。翅上小覆羽黑褐色，中覆羽和大覆羽仅中部白色，其余为黑褐色。飞羽黑色，除初级飞羽内恻端部外，均杂以白斑，尤以三级飞羽上的白斑较大。须、喉和上胸白色，其余下体灰白色，具黑褐色纵纹。腋羽和翼下覆羽白色，杂以灰黑色斑点。雌鸟和雄相似，但枕两侧无红色小纵纹。虹膜红色，嘴铅灰色，脚黑色。 大小量度：体重♂20-22克，♀20-22克；体长♂142-162毫米，♀120-152毫米；嘴峰♂13-17毫米，♀15-18毫米；翅♂89-94毫米，♀82-94毫米；尾♂56-72毫米，♀52-64毫米；跗蹠♂14-17毫米，♀14-16毫米。

小星头啄木鸟为留鸟，除繁殖期外常单独活动，繁殖后期亦见3-5只的家族群。平时鸣声低沉而单调，似“zhā一”，叫声喧闹， 尖声的“khit”或“khit-khit-khit”和不停顿的“kzz-kzz”声及敲击声。飞行时两翅扇动幅度较大。常从一棵树不断飞到另一棵树觅食，一般从树上部飞到另一棵树下部，然后沿树于往上攀缘觅食。主要以金花虫、天牛、小蠢虫、梨虎、鞘翅目等各类昆虫和幼虫为食，偶尔也吃植物果实和种子。 小星头啄木鸟主要栖息于山地针叶林、针阔叶混交林和阔叶林内，在长白山甚至出现于海拔1700米的岳桦林中，早春和秋冬季节亦常到林缘和次生林觅食。