Pikkuvarpunen on noin 14–16 cm pitkä ja 22–23 g painava varpusen sukulaislaji. Pikkuvarpusista suurin osa on olemukseltaan hieman varpusia sirompia. Tärkeimpiä eroja varpuseen ovat pähkinänruskea päälaki, musta täplä valkoisella poskella ja kirkassointisemmat äänet. Tyypillinen lentoääni on kova ”jäk, jäk”. Koiras ja naaras ovat samannäköisiä keskenään. Nuoren linnun pään väritys on harmaansävyinen. Kaikilla pikkuvarpusilla on täydellinen sulkasato elo–syyskuussa, minkä jälkeen ikäluokkia ei voi erottaa.
Vanhin suomalainen rengastettu pikkuvarpunen on ollut 6 vuotta 1 kuukautta 4 päivää vanha. Euroopan vanhin pikkuvarpunen on ollut ranskalainen 13 vuotta 1 kuukautta vanha yksilö.
Vuoden 2010 parimäärä Suomessa oli arviolta 140 000–200 000, kun se vielä 1990-luvulla oli noin 8 000 paria. Euroopassa elää noin 52–96 miljoonaa yksilöä. Pikkuvarpunen on levittäytynyt viime vuosien aikana monille uusille alueille Kaakkois- ja Etelä-Suomesta sekä Ahvenanmaalta. Vahvin kanta on edelleen noilla seuduilla, mutta suuria populaatioita on myös Lounais-Suomessa, pitkin länsirannikkoa aina Ouluun saakka ja Etelä-Pohjanmaalla. Syksystä kevääseen kierteleviä/vaeltavia pikkuvarpusia havaitaan ympäri Etelä- ja Keski-Suomea.
Pikkuvarpunen on levinnyt lähes koko Euraasiaan Skandinaviasta Japaniin ja Indonesiaan, puuttuen vain aivan pohjoisimmista osista. Lajista tunnetaan ainakin 10 alalajia: nimialalaji montanus elää pääosassa Eurooppaa ja Siperiaa aina Mongoliaan, Altaille ja Ohotanmerelle idässä ja Välimeren pohjoisosiin etelässä; alalaji transcaucasicus (Buturlin, 1906) elää Balkanilla, Turkissa ja siitä itään Kaukasukselle ja Iranin pohjoisosiin sekä pohjoisessa Volgan laaksoon; alalaji dilutus (Richmond, 1896) elää Keski-Aasiassa; alalaji dybowskii (Domaniewski, 1915) elää itäisessä Aasiassa Amurilta Pohjois-Koreaan ja Mantšuriaan; alalaji kansuensis (Stresemann, 1932) elää Gansussa ja Zaidanin alueella Kiinassa; alalaji tibetanus (Baker, 1925) elää Tiibetin etelä- ja itäosissa; alalaji iubilaceus (Reichenow, 1907) elää itäisessä Kiinassa; alalaji obscuratus (Jacobi, 1923) elää Nepalissa, Sikkimissä, Pohjois-Intiassa ja Kiinan eteläosissa; alalaji saturatus (Stejneger, 1885) elää eteläisiltä Kuriileilta Etelä-Koreaan ja Japaniin ja sieltä etelään Taiwaniin ja Lounais-Kiinaan; alalaji malaccensis (Dubois, 1885) elää Kaakkois-Aasiassa ja Indonesian länsiosissa. Eri alalajien lintuja on siirretty muun muassa Amerikkaan ja Australiaan.
Pikkuvarpusen tapaa varmimmin puutaloalueilta ja taajama-alueiden laitamilta, joissa on tarjolla pensasaitoja. Varsinkin orapihlaja- ja kuusiaidat ovat pikkuvarpusten suosiossa. Loppukesällä ja syksyllä pikkuvarpusia esiintyy myös pellon laitamilla ja rikkaruohostoissa, joissa saattaa kerääntyä useita kymmeniäkin yksilöitä kerralla.
Pikkuvarpusen ravintoa kesällä ovat pääasiassa hyönteiset ja muuna aikana siemenet sekä marjat. Talvella se käy lintulaudoilla. Laji syö myös peltojen ylijäämäviljaa.
Pikkuvarpunen on erittäin tehokas laji lisääntymään. Poikueita voi olla useita vuodessa, tavallisesti kaksi, ja poikuekokokin voi olla suhteellisen korkea. Pikkuvarpunen voi myös lisääntyä varpusen kanssa, jos oman lajin kumppania ei ole saatavilla. Tällaisia pikkuvarpusen ja varpusen risteymiä tavataan usein Suomessa.
Pikkuvarpusen pesä on tavallisesti rakennuksen tai puun kolossa tai pöntössä. Se on rakennettu pääasiassa heinänkorsista, kuivuneista lehdistä ja kuiduista, ja vuorattu höyhenillä ja karvoilla. Se on muodoltaan pyöreähkö, ja kulkuaukko on pesän sivussa. Ensimmäisen pesinnän muninta alkaa vapun jälkeen. Naaras munii tavallisimmin viisi munaa, joita molemmat emot hautovat lähes kaksi viikkoa. Poikaset lähtevät pesästä lentokykyisinä 15–20 vuorokauden ikäisinä ja itsenäistyvät parin viikon päästä.
