Окраска тела личинки, темно-бурая в первом и втором возрасте, с третьего возраста становится ярко-оранжевой, розоватой или желто-оранжевой; голова, склерит переднеспинки, крыловые и стигмальные склериты груди и брюшка и сочленения ног темно-бурые или черные; личинки двух старших возрастов обычно светлее двух первых возрастов.
Верхняя сторона тела сильно выпуклая, нижняя сторона уплощенная. Голова гипогнатическая с довольно коротким эпикраниальным швом, от которого отходят лобные швы; последние сначала тянутся параллельно друг другу, а затем расходятся под тупым углом. Глазков 6 с каждой стороны, образующих 2 группы: верхнюю из 4 и нижнюю из 2 глазков. Усики короткие, 3-члениковые. Верхняя губа, лоб и наличник явственно отделены друг от друга швами. Головная капсула только с первичной хетотаксией, причем все щетинки короткие. Каждая теменная доля с 5 щетинками, широкий треугольный лоб с 8 щетинками у переднего края и с 2 в верхней части. Наличник узкопоперечный, с рядом из 6 щетинок. Верхняя губа — поперечная, заметно уже наличника, с довольно прямым передним краем, несущим посередине узкую глубокую выемку, края которой выступают вперед в виде тупого зубчика (характерный признак рода); передний край с 10 щетинками, диск с 6 щетинками и 6 порами. Мандибулы треугольные, короткие, с 5 вершинными зубцами, из которых верхний значительно короче прочих. Лабиомаксиллярный комплекс типичного для подсемейства строения: максиллы с небольшим, но хорошо развитым кардо и широким, слабоудлиненным стипесом, жевательная лопасть явственная, нерасчлененная, с крепкими шипиками на вершине, нижнечелюстные щупики 4-члениковые; нижняя губа с явственными ментумом и прементумом, губные щупики 2-члениковые. Горло и гипофарингеальный мост отсутствует.
Склерит переднеспинки у личинок I возраста сплошь темный, у более взрослых становится более или менее светлым с темным задним краем. На прочих сегментах тела, кроме двух последних, имеется с каждой стороны два продольных ряда довольно крупных темных склеритов по бокам — стигмальные и эпиплевральные. Стигмальные склериты на брюшных сегментах бугровидно приподняты и окружают стигмы, на средне — и заднегруди, лишенных стигм, они цельные и носят название крыловых. У личинок IV возраста стигмальные и эпиплевральные склериты без явственных щетинок, или они едва заметны, тогда как крыловые обычно с 8 короткими щетинками. Тергальные (спинные) склериты редуцированы и от них остаются только очень короткие щетинки (около 8 на спинной стороне каждого сегмента, расположенные в два поперечных ряда), хотя у личинок I возраста склериты более или менее выражены, а внутренние посттергальные склериты груди сохраняются и у личинок последнего возраста. На нижней стороне тела находятся гипоплевральные склериты с 2 щетинками каждый и непарный срединный склерит, несущий 4—6 щетинок; по бокам от него имеется еще 5—8 щетинок, которые на последних сегментах разбиваются на две группы. Тергиты 8—9 сегментов брюшка с большим непарным склеритом, несущим на заднем крае крепкие щетинки. Стигмы круглые, с одним отверстием, без стигмальной пластинки, лежат на переднегруди (переднегрудная стигма сильно сдвинута кзади и кажется находящейся на среднегруди) и на 1—8 сегментах брюшка. Ноги умеренно длинные, 4-члениковые, тазики продолговатые, вертлуги треугольные, с 3 короткими щетинками, бедра и голенелапки слабоудлиненные, с единичными щетинками. Коготки крупные, сильно хитинизированные, с большим прямоугольным зубцом при основании. Личинки старших возрастов варьируют по окраске от ярко-оранжевой до ярко-красной.
Личинка колорадского жука легко отличается от прочих личинок листоедов, в частности от представителей подсемейства Chrysomelinae, к которому она относится, ярко-оранжевой окраской, бугровидно приподнятыми стнгмальными склеритами и характерными выступами на переднем крае верхней губы у срединной выемки. Личинка относится к типу открытоживущих, обитает на листьях, имеет четыре личиночных возраста. Куколка открытого типа.