鲸鲨是最大的鲨，是鱼类中最大者，通常体长9-12米。最大个体体长达20米，体重最大达12,500千克，为鱼类之冠。体延长粗大，每侧各具二显著皮嵴。眼小，无瞬膜。口巨大上下领具唇褶。齿细小而多，圆锥形。喷水孔小，位于眼后。鳃孔5个，宽大。鳃耙角质，分成许多小枝、结成过滤港状。背鳍2个，第二背鳍与臂鳍相对。胸鳍宽大。尾鳍分叉。体灰褐或青褐色，具有许多黄色斑点和垂直横纹。

鲸鲨拥有一个宽达1.5米的嘴巴，10片滤食片上内含了300－350排细小的牙齿。鲸鲨拥有5对巨大的鳃，两个小眼睛则位于扁平头部的前方，鳃裂刚好位于眼睛的后方。身体大部分都是灰色，腹部则是白色。每条鲸鲨的斑点都是独一无二的，生物学家可以用来辨识不同的个体，所以也可以精准的判断鲸鲨数量。鲸鲨的表皮有黄白色的斑点与条纹，厚度达到10厘米。鲸鲨拥有2个背鳍，第1个背鳍比第2个背鳍还大，外观成三角形。鲸鲨的胸鳍可以长达4.8米，尾鳍则长达2.4米，呈新月状，上半部比下半部还长。鲸鲨的皮肤厚达15厘米，可以有效抵抗其他生物攻击。第一背鳍远大于第二背鳍；胸鳍特大，为稍窄之镰刀状；臀鳍与第二背鳍同大，基底亦相对；尾鳍叉形，上尾叉几比下尾叉长2倍，由上叶及下叶之中部、后部组成，下尾叉则由下叶前部突出而成。体呈灰褐色至蓝褐色，体侧散布许多白色斑点及横纹，而这些斑纹排列呈棋盘状。