座头鲸虽然不是世界上最大的鲸类，但也是海洋中当之无愧的庞然大物，体型肥大而臃肿，座头鲸成体平均体长雄性为12.9米，雌性为13.7米，最大记录雌性18米。体重25~30吨。它的头相对较小，扁而平，吻宽，嘴大，嘴边有20~30个肿瘤状的突起，有趣的是每个突起的上面都长出一根毛，而身体的其他部位却全都没有毛。鲸须短而宽，每侧都在200条以上。背鳍较低，短而小，背部不像其他鲸类那样平直，而是向上弓起，形成一条优美的曲线，故得名“座头鲸”，也叫“弓背鲸”或者“驼背鲸”。胸鳍极为窄薄而狭长，约为550厘米左右，为鲸类中最大者，几乎达体长的三分之一，鳍肢上具有4趾，前缘具不规则的瘤状锯齿，其后缘有波浪状的缺刻，呈鸟翼状，所以又被称为“长鳍鲸”、“巨臂鲸”、“大翼鲸”等。尾鳍宽大，外缘呈不规则钳齿状。脸面褶沟较少，约14~35条很宽的平行纵沟或棱纹，由下颌延伸达脐部。腹部具褶沟。通常身体的背面和胸鳍呈黑色，有斑纹，腹面呈白色，但也有的背面和胸鳍也呈白色。体包个体变异较大，鳍肢上方白色，尾鳍腹面白色，边缘黑色。口大，进食时上下颌间特殊韧带结构可使口张开90度的角度。鲸须每侧有270~400片，须板和须毛皆黑灰色。雌兽体后的下侧长有一条细长的裂口，终止在肛门附近，据说在繁殖的时候，雌兽就是用它包裹住雄兽的生殖器，来完成交配动作的。