Presenta un perfil más alargado que el de otros osos y las patas más desarrolladas, tanto para caminar como para nadar largas distancias. Las orejas y la cola son muy reducidas, para mantener mejor el calor corporal, al igual que en muchos otros mamíferos árticos. En esto también colaboran una gruesa capa de grasa subcutánea y un denso pelaje, que en realidad no es blanco, sino translúcido, formado por miles de pelos huecos (que al estar llenos de aire, son un buen aislante térmico). Bajo el pelaje se encuentra la piel, que es negra para atraer mejor la radiación solar y aumentar así el calor corporal. La luz ordinaria se refleja sobre el pelaje, generando normalmente la falsa sensación de blancura. No obstante, en determinados momentos y lugares puede verse amarillenta o incluso parda clara. La pérdida del calor corporal se encuentra muy reducida, tanto por el pelaje y el color de la dermis como por el espeso panículo adiposo que se encuentra bajo la piel y que sólo se adelgaza en la cabeza, especialmente en la nariz. Durante el verano estos osos adelgazan y al poseer muy densamente vascularizados los músculos pueden irradiar entonces el exceso de calor. Los osos polares del zoológico de Singapur se volvieron verdes en 2004 al crecer grandes cantidades de algas sobre ellos, algo que nunca hubiese sucedido en una zona más fría.[3] Episodios similares pero de menor importancia se dieron también en San Diego (1979) y Chicago (2005).
Los machos adultos alcanzan normalmente pesos de entre 400 y 600 kg, aunque se conocen ejemplares excepcionalmente grandes que alcanzaron o incluso superaron los 1.000 kg. Las hembras suelen pesar de 175 a 300 kg; sin embargo, en el tiempo en el que acumulan grasa antes de dar a luz, pueden pesar entre 350 y 500 kg. Los machos miden en promedio 2,4 m de largo, mientras que las hembras rondan los 2 m.[4]
Esta especie es la más carnívora de todos los osos, aunque ingieren una parte ínfima de vegetales durante el verano ártico en la tundra. Nadan con facilidad (a veces cientos de kilómetros), pero capturan a sus presas en tierra o sobre el hielo, siendo los depredadores dominantes de su hábitat. Las focas y otros mamíferos marinos, como la beluga, son capturadas cuando abren agujeros en el hielo para respirar. En verano rastrean el aire con su poderoso olfato, a la búsqueda de crías de foca resguardadas en cámaras bajo el hielo; más raramente se acercan a las colonias reproductivas de morsas, donde capturan ejemplares jóvenes, o a las zonas de anidación de aves marinas, como los araos, para alimentarse de huevos y pollos. No hibernan, y durante estos meses fríos suelen ser seguidos por decenas de zorros árticos que devoran las carroñas que deja a su paso, pero nunca los atacan. Los hábitos de estos animales son casi siempre solitarios, y son frecuentes las peleas entre machos para aparearse con las hembras y las peleas entre individuos de cualquier sexo para apoderarse de la comida. Por lo general las peleas se resuelven por horripilación; es decir: cuando un ejemplar disuade o intimida a otro haciendo notar su potencial fortaleza evidenciando su corpulencia. Tampoco parecen tener problemas con los lobos, siendo su único enemigo pluricelular importante los humanos.
Algunos ejemplares se acercan a áreas habitadas, donde roban pescado puesto a secar o rebuscan en la basura. En Manitoba se ha llegado a ver individuos alimentándose de aceite de motor y grasa abandonada.
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