棕熊是陆地上食肉目体形最大的哺乳动物之一，体长1.5～2.8米，肩高0.9～1.5米，雄性体量135～545千克，雌性体重80～250千克.[1]最重的科迪亚克棕熊可达800千克，直立时高可达3米。最轻叙利亚棕熊的只有90千克。体形健硕，肩背和后颈部肌肉隆起。被毛粗密，冬季可达10厘米；颜色各异，如金色、棕色、黑色和棕黑等。在美洲，因为它们颜色偏浅，毛发的末梢为银灰色（从“grizzled”一词而来，意思是“带灰色的”），因此棕熊也被称为“灰熊 （grizzly）”。棕熊强壮的脚掌上的毛皮颜色根据其分布区域的不同而变化，从近乎全黑到巧克力棕色和灰色，再到红色和淡棕色不等。[2]

棕熊嗅觉极佳，是猎犬的7倍，视力也很好，在捕鱼时能够看清水中的鱼类。棕熊肩背上隆起的肌肉使它们的前臂十分有力，前爪的爪尖最长能到15cm。