Esta especie forma colonias de tamaño mediano o pequeño, y sus pólipos no sobrepasan los 9 mm de diámetro y 14 mm de altura. Las colonias son de color marrón generalmente, con las costillas en la zona superior de tonos blanco y verdoso algunas veces, y el cáliz es marrón oscuro o negro. Forman una lámina basal fina que se extiende sobre el sustrato y que contiene los pólipos de forma apretada. Algunos son más alargados que otros, proporcionando un aspecto arbustivo a la colonia. Los cálices son alargados o circulares, con mucha variabilidad en profundidad.
Polycyathus muellerae es abundante en los fondos infralitorales (5-30 m) y en Canarias se encuentra desde algunos enclaves en el intermareal hasta los 70 m de profundidad. Es una especie característica de los suelos de cuevas y túneles (a veces en paredes y techos), donde suele vivir junto a esponjas incrustantes y algas calcáreas que recubren parcialmente los cálices. Además, tiene una elevada tolerancia a la sedimentación. También es abundante en las paredes verticales de los veriles profundos y en las cornisas infralitorales; forma poblamientos más abigarrados en las zonas con mayor hidrodinamismo. Se ha observado en el Mediterráneo, Azores y Madeira, y probablemente se extiende por otras regiones del Atlántico oriental.