蓝鲸不但是最大的鲸类，也是现存最大的动物，是迄今为止最大的哺乳动物。一般体长为2200-3300厘米，体重为150,000-180,000千克，也就是说，它的体重相当于25只以上的非洲象，或者2000-3000个人的重量的总和。所幸的是，由于海洋浮力的作用，它不需要像陆生动物那样费力地支撑自己的体重，另外庞大的身躯还有助于保持恒定的体温。蓝鲸全身体表均呈淡蓝色或鼠灰色，背部有淡色的细碎斑纹，胸部有白色的斑点，褶沟在20条以上，腹部也布满褶皱，长达脐部，并带有赭石色的黄斑。雌兽在生殖孔两侧有乳沟，内有细长的乳头。头相对较小而扁平，有2个喷气孔，位于头的顶上，吻宽，口大，嘴里没有牙齿，上颌宽，向上凸起呈弧形，生有黑色的须板，每侧多达300-400枚，长90-110厘米，宽50-60厘米。在耳膜内每年都积存有很多蜡，根据蜡的厚度，可以判断它的年龄。在它的上颌部还有一块白色的胼胝，曾经是生长毛发的地方，后来，毛发都退化了，就留下一块疣状的赘生物，成了寄生虫的滋生地。由于这块胼胝在每个个体上都不相同，就像是戴着不同形状的“帽子”，所以可以据此区分不同的个体。背鳍特别短小，其长度不及体长的1.5%，鳍肢也不算太长，约为4米左右，具4趾，其后缘没有波浪状的缺刻，尾巴宽阔而平扁。整个身体呈流线形，看起来很像一把剃刀，所以又被称为“剃刀鲸”。

蓝鲸的身躯是如此的巨大，以致于一条舌头就有2000千克，头骨有3000千克，肝脏有1000千克，心脏有500千克，血液循环量达8000千克，雄兽的睾丸也有45千克。如果把它的肠子拉直，足有200-300米，血管粗得足以装下一个小孩，脏壁厚达60多厘米，雄兽的阴茎长达3米。它的力量也大得惊人，所发出的功率约为1500-1700马力，堪称是动物世界中当之无愧的巨无霸和大力士。

一头成年蓝鲸能长到非洲象体重的30倍左右。蓝鲸平均长度约25米，最高纪录为33.5米左右。雌鲸大于雄鲸，南蓝鲸大于北蓝鲸。上面观，吻宽而平。蓝鲸背鳍小，高约0.4米，位体后1/4处。鳍肢较小，其长占体长的15%。尾鳍宽为体长的1/3至1/4，后缘直线形。蜇沟55-88条，最长者达于脐。每侧须板270-395枚。体背深苍灰蓝，腹面稍淡，口部和须黑色。

蓝鲸的鳍肢长3-4米。上方为灰色，窄边白色。下方全白。头部和尾鳍一般为灰色。但是背部，有时还有鳍肢通常是杂色的。杂色的程度因个体而有明显不同。有些可能全身都是灰色，而其他的则是深蓝，灰色和深蓝色相当程度的混合在一起（grey-blue）。

蓝鲸的头非常大，舌头上能站50个人。它的心脏和小汽车一样大。婴儿可以爬过它的动脉，刚生下的蓝鲸幼崽比一头成年象还要重。在其生命的头七个月，幼鲸每天要喝400升百（100升美国加仑）母乳。幼鲸的生长速度很快，体重每24小时增加90千克。