蓝鲸体型庞大，初生7米，成年24-27米；小蓝鲸初生6米，成年21-22米。体色呈蓝灰色，体表斑驳，背鳍小而矮钝，位置偏后方；头部宽而平，呈U字型；喷气孔前卫巨大，尾干非常厚实，喷气达9公尺。

蓝鲸是须鲸科目的其中一个物种，这个科的成员还包括大翅鲸、塞鲸、布氏鲸、长须鲸与小须鲸。须鲸科被认为早在渐新世中期就和须鲸亚目的其他科分离。但是对于须鲸科的成员何时彼此分离演化还是未知的。蓝鲸通常被归类在须鲸属的其中之一，虽然有学者将它归类在另一个单型属-蓝鲸属中，但是这种分类方法并没有被其他学者接受。

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22-33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。

蓝鲸背鳍小，只有在下潜过程中短暂可见。背鳍的形状因个体而不同；有些仅有一个刚好可见的隆起，而其他的鳍则非常醒目，为镰型。背鳍大概位于身体长度的四分之三处。当要浮出水面呼吸时，蓝鲸将肩部和气孔区域升出水面，升出水面的程度比其他的大型鲸类（如鳍鲸和鲳鲸）要大得多。