У голубого кита вытянутое, синевато-серое, сбоку плоское тело с серыми пятнами разного размера. Голова и челюсть темного оттенка. Грудные плавники имеют узкую, заостренную и длинную форму. Хвостовой плавник широкий. У синего кита есть около 60 подчелюстных горловых складок.
Плавают голубые киты по 2 или 3 особи, но иногда и в одиночестве. К берегам стараются не подплывать. Скорость синего кита 9-13 км/ч. Если кит испуган, то способен развить скорость до 25 км/ч, и выпускает небольшие фонтаны через каждые 30 секунд.
Дышит синий кит 1—4 раза в минуту в спокойном состоянии. Исследования 1970-х годов показали, что частота дыхания у синих китов (и полосатиков вообще) сильно зависит от размера и возраста кита. Синий кит способен не дышать 10-12 минут.
Кит чрезвычайно вынослив. Он может находиться в движении в течение многих дней без единой остановки.
За день голубой кит съедает около 1 тонны криля (это примерно 1 миллион калорий) которым в основном и питается. Кит заглатывает криль, вместе с тысячами литров воды, проплывая через его скопления, а потом фильтрует эту массу языком через китовый ус. Кстати язык голубого кита весит больше слона, а толщина больше 3 метров.
Несмотря на гигантский размер, синий кит имеет естественных врагов. Молодые синие киты могут становиться жертвой нападений косаток, которые, действуя стайно, могут разорвать их и съесть. Случаи таких нападений были зарегистрированы исследователями — например, в 1979 году было описано нападение стаи из 30 косаток на молодого блювала. Косатки бросались на кита и отрывали куски шкуры от головы, спины и боков.
Естественное воспроизводство синего кита идёт очень медленно, настолько, что в 1980-е годы утверждалось, что прирост популяции не способен компенсировать её убыль. Прирост поголовья синих китов — самый медленный среди всех усатых китов.
Самки рожают раз в два года. Этот срок, возможно, иногда варьируется в зависимости от плотности популяции китов и в последние десятилетия мог уменьшиться. Беременность длится около 11 месяцев. Рождается, в подавляющем большинстве случаев, один детёныш, длиной 6—8,8 м и массой 2—3 т (обычно 2700—3600 кг).