Volwassen koolmezen zijn circa 14 centimeter groot, hebben een spanwijdte van 22,5-25,5 centimeter en een gewicht van gemiddeld 17 gram. De koolmees heeft een zwarte kruin, witte wangvlekken, een gele borst en daarop overlangs een zwarte band. Mannetjes zijn te herkennen aan de duidelijk bredere zwarte band, maar ook aan de grotere hoeveelheid zwart tussen de poten en meer glans op de kop. Het juveniel is valer gekleurd en mist de zwarte streep, deze verschijnt in het najaar. De koolmees is de grootste soort mees, zoals de wetenschappelijke soortnaam verraadt: major betekent groot. De roep van de koolmees klinkt als péh-puuh wat vergelijkbaar is met de sirene van een politieauto. De zang is een hoog si si sirrr en lijkt iets zachter dan die van de pimpelmees. De vlucht van de koolmees is meestal gelijk aan die van andere mezen. In grote bogen vliegt de koolmees door de lucht, afwisselend wordt met de vleugels geslagen en gezweefd.
Aantrekkingskracht
Koolmezen zien elkaar anders dan wij ze zien, aangezien de groep van vogels waar koolmezen onder vallen heel goed uv-licht kunnen waarnemen, in tegenstelling tot de mens en de meeste andere dieren. Het vermogen om uv-licht waar te nemen is essentieel voor het vrouwtje om een mannetje te selecteren. Het zwarte brede bandje/streepje is hierbij het belangrijkste deel om indruk te maken en een zo groot mogelijke kans te maken voor een mannetje om door een vrouwtje te worden uitgekozen. Uv-gevoeligheid wordt gebruikt om soortgenoten makkelijk waar te nemen maar toch niet op te vallen voor roofdieren aangezien deze geen uv-licht waar kunnen nemen. Voor vrouwtjeskoolmezen speelt hiernaast ook het bewijs dat een mannetje voor haar kan dansen, zingen en voeren een belangrijke rol in de selectie.
Levenswijze
Koolmezen leven vooral in bosrijke gebieden, maar ze zijn ook heel vaak te zien in tuinen met veel groene voorzieningen. Koolmezen bevinden zich het meest in het struikgewas, tussen houtwallen en houtsingels en eigenlijk overal waar bomen te vinden zijn. Koolmezen zijn niet schuw en eten soms pinda's uit de hand. Het geschatte aantal koppels koolmezen in Nederland staat op ongeveer 500.000 - 600.000 en stijgt nog steeds. De gemiddelde leeftijd van een koolmees in goede levensomstandigheden bedraagt ongeveer 10 jaar. De oudste geringde en geregistreerde koolmees werd 15 jaar oud maar de schatting is dat ook een leeftijd van 22 jaar gehaald kan worden.
Rupsenbestrijding
Koolmezen zijn uitzonderlijk baldadig, maar ook nuttige dieren voor liefhebbers van fruitbomen en grote fruitgewassen. Vele koolmezen zullen namelijk vruchten en bladeren aan gewassen doorzeven om rupsen op te pikken. Ze kunnen grote aantallen rupsen wegvangen op een biologische manier maar dit gaat natuurlijk wel ten koste van de vruchten en bladeren die op hun beurt ook weer erg belangrijk zijn voor de oogst en de plant.
Broed
In de broedtijd eten koolmezen voornamelijk insecten en insectenlarven. Zij nestelen zich in boomholten en ook vaak in nestkastjes. De voorkeur gaat uit naar een vlieggat dat een paar millimeter groter in doorsnede is dan dat van de pimpelmees. Het gat moet het liefst 32 mm zijn. Meestal hebben ze wel de eis voor een nesthok dat het moet voldoen aan een minimale binnenmaat van 12x12x25 centimeter.
Aan het eind van het voorjaar en in het begin van de zomer wordt de koolmees seksueel actiever, maar vanaf het moment dat de dagen gaan lengen (21 december) begint het mannetje al frequent te zingen.
Wanneer een koppeltje koolmezen elkaar heeft gevonden blijven zij gedurende 1 tot 2 nestjes bij elkaar en nemen ze beide de verantwoordelijkheid voor het voeren van de jongen. Het is echter niet vreemd als het koppeltje hetzelfde nest jaren achter elkaar samen gebruikt. Een gemiddeld nest bevat daarbij 7 tot zelfs 15 eieren waarvan er meestal 6 tot 8 uit het nest komen. Ongeveer 60% hiervan zal volwassen worden, wat iets hoger ligt dan bij de pimpelmees. Koolmezen zijn iets beter bestand tegen strengere winters dan de pimpelmees.
