大熊貓體型肥碩，雄性個體通常稍大於雌性，身長約為1.2至1.8米，尾長10至12厘米。體重一般在80至120千克之間，最重可達180千克。它們的皮膚厚實，最厚處可達10毫米，平均厚度約為5毫米。大熊貓的頭部和身體毛色主要為黑白兩色，軀幹和尾部是白色的，而四肢、耳周、眼眶和肩胛部是黑色的。它們的腹部毛髮顏色可能為淡棕色或灰黑色。
大熊貓擁有圓潤的臉頰和明顯的「黑眼圈」，以及特徵性的內八字行走方式。它們的爪子鋒利，有助於快速爬上喬木。此外，大熊貓的視覺並不發達，因為它們長期生活在光線昏暗、障礙物多的竹林中，導致它們的目光較為短淺。它們的瞳孔呈縱裂狀，類似於貓，這使得它們在夜晚也能活動。