Volwassen mannetjes zijn op de rug, de buik en de kop gelijkmatig blauwgrijs zonder tekening. De lange staart heeft een getrapte tekening, de staartveren hebben een dunne witte eindzoom. De iris en de snavelbasis zijn heldergeel, de rest van de snavel is donkergrijs.
Volwassen vrouwtjes komen in twee vormen voor. De grijze vorm lijkt sterk op het mannetje, maar heeft een meer roestbruine tot gelige kleur en dunne donkere dwarsstrepen op de borst. De bruine vorm is zeldzamer en is op rug en borst roestbruin. De veren hebben verder donkere dwarsstrepen. De staart lijkt op die van de jonge torenvalk en heeft een dunne witte eindzoom. De iris en snavelbasis zijn lichtbruin.
De koekoek roept zijn eigen naam, wat ongeveer klinkt als een hol aanhoudend “goe-koeh”, waarbij het begin met iets meer nadruk en op iets hogere toon is. De roep wordt enkel door het mannetje geuit en is een echte territoriumroep, die van april tot in juli wordt geroepen vanaf een hoge zitplaats.
De koekoek wordt in het tweede levensjaar geslachtsrijp. De volwassen koekoeken arriveren vaak na hun favoriete waardvogel in het broedgebied, zodat die hun territorium al hebben bezet. Het vrouwtje legt begin juni zo’n 10 tot 25 eieren in verschillende nesten, echter steeds maar één ei per nest en meestal dat van een zangvogelsoort.