通常大熊貓的腦袋、脖子、軀幹是白色的，而眼圈一週、鼻子、耳朵、四肢是黑色的。這種黑白相間的外表，有利於隱蔽在密林的樹上和積雪的地面，不易被天敵發現。但在陝西秦嶺佛坪自然保護區，共有五次發現白色大熊貓。除眼圈、四肢下部外，從耳朵到整個胸脯均爲白色，堪稱“寶中之寶”。
大熊貓屬於食肉目、熊科、大熊貓亞科和大熊貓屬唯一的哺乳動物。僅有二個亞種。雄性個體稍大於雌性。體色爲黑白兩色，臉頰圓，有很大的黑眼圈，標誌性的內八字的行走方式，也有解剖刀般鋒利的爪子。大熊貓皮膚厚，最厚處可達10毫米。
大熊貓每天需要花費將近一半的時間來進食。大熊貓的消化道保留了祖先的特性，與肉食類動物相似，如相對較短的消化道、鋒利的犬齒、單室胃，沒有盲腸以及相對鋒利的爪和較發達的肉墊。
