I maschi adulti pesano mediamente da 400 a 600 kg ma alcuni esemplari possono raggiungere anche i 900 kg e misurare fino a tre metri e mezzo di lunghezza. Le femmine sono grandi circa la metà dei maschi e normalmente pesano 200 kg e sono lunghe da 190 a 210 cm. Alla nascita, i cuccioli pesano da 6 a 7 kg. La sua longevità in natura è di circa 20 anni, mentre in cattività circa 30, anche se si sono registrati casi di orsi vissuti fino a 40 anni.
L'orso polare è immediatamente riconoscibile dalla pelliccia bianca. Diversamente da altri mammiferi dell'Artide, non cambia in estate il colore in uno più scuro. I peli non sono di bianco realizzato con pigmenti, ma sono cavi e non pigmentati come i capelli bianchi negli esseri umani.
Gli orsi polari sono isolati termicamente dal freddo molto bene, ma il loro corpo si surriscalda a temperature sopra i 10 °C. Il loro isolamento è così efficace che osservati con una videocamera ai raggi infrarossi sono a malapena visibili. Soltanto le loro zampe e il muso emanano un calore percepibile.
