Ursul polar este un mamifer mare, greutatea acestuia ajungând până la 300–600 kg la masculi și 150–300 kg la femele, înălțimea la 1,8 m și lungimea la 2,5 m. Are o blană de culoare albă. Ghearele mari și puternice sunt capabile să doboare adversarii naturali. Are un strat de grăsime alba sub piele, care îl ajută să se protejeze împotriva frigului, această caracteristică fiind întâlnită și la alte animale din tundră. Este un înotător excelent.

Corpul ursului polar este asemănător cu cel al unui urs brun. Capul poate ajunge la peste 40 cm lungime, cu circumferința de aproximativ 30 cm. Au buze extensibile, dinții sunt mai mici ca la celelalte specii, dar mai ascuțiți, gâtul mai puternic. Au buze extensibile adică nu sunt atașate de gingii și pot culege fructe mici, iar unii le pot coji. Au mirosul bine dezvoltat. Simte prada de la 30 de km depărtare. Urechile sunt mici, externe, dar au auzul bine dezvoltat.

Culoarea blănii este albă, dar poate fi gălbuie sau gri în timpul verii. Însă explicația științifică a culorii acesteia este că firele de păr, incolore, sunt goale în interior ca fibrele optice și conduc razele ultraviolete spre pielea lor neagră, unde sunt absorbite. Este foarte călduroasă, iar temperatura corpului rămâne neschimbată atunci când este foarte frig. Sistemul lor de încălzire este foarte eficient (în părul blănii se găsesc canalicule microscopice pline cu aer care asigură o izolare termică excelentă) și de aceea uneori se tăvălesc prin zăpadă pentru a se răcori.

Labele din față sunt folosite pentru înot fiind mari și membranate pentru a asigura propulsia. Cele posterioare au rol de cârmă. Prezintă gheare neretractile. Picioarele sunt mai mari decât la ceilalți urși (22 de cm lățime) și au păr pe tălpi și ventuze pentru a le conferi stabilitate pe gheață. Pe uscat nu aleargă atât de repede ca rudele sale. În apă atinge 10 km/h vâslind doar cu labele posterioare, iar scufundat poate să stea până la 5 minute. Ca și oamenii se deplasează atingând solul cu călcâiele, dar și cu talpa și pot adopta o poziție bipedă ceea ce îi avantajează atunci când trebuie să observe pericolele, să caute hrană sau să lupte. Înălțimea unui urs polar este de 1,3 - 1,6 m.