Isbjørnen er perfekt tilpasset livet i det iskalde Arktis. Under den tykke hvite pelsen har den et tykt spekklag. Den har svømmehud mellom tærne og fotsålene er dekket av hår. Bare en liten flate under labben er hårløs, og den er helt ru for å gi godt grep på glattisen. Klørne er korte og skarpe.
Isbjørnen kan bli 2,5 til 3 meter lang. I tillegg kommer den 20 centimeter lange halen.
Vekten på en voksen hannbjørn er vanligvis 350-650 kilo, men de kan veie så mye som 800 kg. Ei binne, som hunnbjørnen kalles, veier vanligvis omtrent halvparten så mye som en hannbjørn.
Sammenlignet med andre bjørner har isbjørnen mindre ører og annerledes hodefasong. Tennene er spissere og skarpere, og hjørnetennene er mer framtredende. Tross forskjellene i utseende er isbjørnen nært beslektet med brunbjørn. Artene kan få fruktbart avkom sammen, og isbjørnen nedstammer trolig fra forfedre som lignet på brunbjørnen en gang for 250.000-300.000 år siden.