Характерные особенности, отличающие белого медведя от его сородичей, – относительно длинные ноги, узкая грудь, длинная шея и довольно мелкая плоская голова. Кожа, мочка носа, губы, подушечки лап и глаза черные, а цвет шерсти варьирует от белого или сероватого до желтоватого или желтовато-рыжего. Оттенок шубы часто зависит от сезона, возраста (у медвежат шуба белее, чем у взрослых) и других факторов, например, летом мех может желтеть вследствие постоянного воздействия солнечного света.

Белые медведи могут иметь очень большие размеры. Самые мелкие звери водятся на Шпицбергене, а по мере движения на запад через Гренландию и Северную Америку к Берингову морю их размеры возрастают. Аналогичный размерный градиент прослеживается и в восточном направлении от Шпицбергена через Сибирь к Берингову морю. Длина самцов в среднем ок. 2,2 м, но варьирует от 1,9 до 2,4 м. Медведицы мельче, обычно длиной от 1,8 до 2,0 м. Длина хвоста у обоих полов от 8 до 13 см. Высота в холке 0,9–1,2 м, но у особо крупных самцов достигает 1,6 м. Масса взрослых самцов обычно 360–400 кг, хотя варьирует в пределах от 300 до 800, а взрослых медведиц – в среднем 320 кг, но бывает и всего 160 кг.