Тело прогонистое, как у уклей, рот в виде косой щели, направленной вверх, нижняя челюсть слегка выдается вперед. Между парными плавниками имеется киль, не покрытый чешуей лишь вблизи подхвостового плавника. В отличие от уклей чешуя у шемаи более плотная и крепче держится на теле. Спина темная, с зеленоватым оттенком, бока и брюшко серебристые.

Шемая в пределах Азовско-Черноморского бассейна образовала ряд стад, которые тяготеют к определенным рекам. Среди них имеются полупроходные формы, нагуливающиеся в Азовском и в осолоненных лиманах Черного морей, а также пресноводные формы, в частности в реках Крыма. Численность стад различна, и в последние годы она почти не увеличивается в связи с зарегулированием стока рек и загрязнением их вод. Увеличению стад шемаи могло бы содействовать искусственное разведение.

Преднерестовую миграцию в реки производители шемаи начинают в конце февраля - начале марта, когда реки еще скованы льдом. Путь к нерестилищу иногда превышает 100 км, поэтому на протяжении лета - осени производители нагуливают значительные жировые запасы, поддерживая их даже в период передвижения к местам размножения и в период нереста. Рыбы концентрируются возле нерестилищ на плесах задолго до самого нереста. Когда вода прогреется до температуры около 15 °C, они заходят на нерестилища, которыми являются участки рек с широкими перекатами, усеянные россыпями гранита, гальки, ракушечника, крупнозернистого песка. Первыми подходят самцы, отличающиеся от самок меньшими размерами, а в период размножения - и наличием конических выростов на голове и частично на чешуе (так называемый брачный наряд).

Во время откладывания икры соотношение полов выравнивается и становится близким 1: 1.

Нерест начинается по окончании паводка, когда вода очищается от взвешенных частиц и ее температура достигнет 15- 23 °C, на участках с глубиной 20-40 см, где скорость течения составляет 1-1,5 м/с. Самки откладывают икру в несколько приемов, поэтому период нереста затягивается на 1-1,5 мес. К тому же он может прерываться в результате похолодания или выпадения осадков. Сам нерест происходит преимущественно в сумерках или ночью. Производители в это время пугливые. Выметанная икра приклеивается к камешкам, гальке, ракушечнику и в таком состоянии инкубируется. Естественно, что к таким местам устремляются разные виды рыб, которые спешат полакомиться калорийным кормом. Выклюнувшиеся личинки первое время прячутся между камнями, а затем постепенно скатываются вниз по течению реки, питаясь рачками и личинками насекомых. Взрослые особи питаются организмами толщи воды, в том числе мелкими рыбами, водорослями, насекомыми, которые падают на поверхность воды.

Сеголетки могут достигать длины 5 см. В четырехгодовалом возрасте длина шемаи составляет 24 см при массе до 200 г. Ее длина редко превышает 40 см. Половозрелости она достигает в двух-, трехгодовалом возрасте, самцы - раньше самок. Плодовитость отдельных самок превышает 13 тыс. икринок.

В связи с ограниченным количеством производителей шемаи и нарушением условий ее размножения весьма желательными являются мероприятия, направленные на охрану мест размножения, которые находятся у плотин на реках Южного Буга, Берды, Северского Донца. В соответствии с Правилами любительского и спортивного рыболовства вылов шемаи запрещен.