仅分布于中国，是中国海南岛的特有种。

海南柳莺雌雄羽色相似。上体绿色，头顶中央有一淡黄色中央冠纹从嘴基一直到后枕，中央冠纹两侧为鲜绿色，形成明显的侧冠纹，其边缘和后部较暗，紧邻侧冠纹下面有一鲜黄色眉纹，从嘴基一直到后颈，长而显著，贯眼纹暗绿褐色，亦甚明显，耳覆羽和头侧余部淡黄色。背、肩等其余上体鲜绿色，腰稍淡和沾黄，翅上覆羽和内翈暗褐色，外翈鲜绿色，外侧第六或第七枚大覆羽具淡黄色尖端形成明显的翅斑，中覆羽亦具淡黄色尖端，但较狭窄，形成的翅斑不及大覆羽宽而明显宽而明显。三级飞羽外缘与上体同色，飞羽暗褐色，外缘鲜绿色与背同色，外侧初级飞羽外缘稍淡。尾亦为暗褐色，外翈羽缘针头绿色，最外侧两对尾羽内翈全为白色，紧邻的一对内翈具窄的白色羽缘。下体鲜黄色，翅下覆羽黄色沾白。 上嘴黑褐色，下嘴淡色，跗蹠暗褐色。 大小量度：体长10-11厘米；嘴峰12.2-12.6毫米；翅49.5-56毫米；尾35.5-41毫米。

海南柳莺是地方性常见留鸟。常单独或成对也集30只左右的小群觅食活动。有时也和其他莺类混群。繁殖期间雄鸟鸣声高而短促，而富有变化，似白斑尾柳莺。叫声似部分鸣声如pitsitsui, pitsitsui或pitsi-pitsu。 主要以毛虫、蚱蜢等鞘翅目、鳞翅目、直翅目等昆虫和昆虫的幼虫为食，也吃甲虫、蜘蛛等其他无脊椎动物性食物。