Белый медведь — самый крупный представитель семейства медвежьих и отряда хищных, масса животного может достигать 800 кг. Средний вес самца 400—450 кг, длина тела 200—250 см. Самки заметно мельче: средний вес 350—380 кг, длина тела 160—250 см. Высота в холке 130—150 см. Самые мелкие медведи водятся на Шпицбергене, самые крупные — в Беринговом море.
Белого медведя от других медведей отличают длинная шея и плоская голова. Кожа у него чёрная. Цвет шубы варьируется от белого до желтоватого; летом мех может желтеть из-за постоянного воздействия солнечного света. Шерсть белого медведя лишена пигментной окраски, и шерстинки полые. Полупрозрачные волоски пропускают только ультрафиолетовые лучи, придавая шерсти теплоизоляционные свойства. При ультрафиолетовой фотосъёмке белый медведь кажется тёмным. Благодаря строению шерстинок белый медведь иногда может «позеленеть». Происходит это в жарком климате в зоопарках, когда внутри шерстинок заводятся микроскопические водоросли.
Подошвы ног покрыты шерстью, что позволяет им не скользить по льду и не мёрзнуть. Между пальцами есть плавательная перепонка, а передняя часть лап оторочена жёсткими щетинками. Крупные когти могут удержать даже сильную добычу.