大猩猩體型比黑猩猩、猩猩都要大得多，是最大的類人猿，也是最大的靈長類動物。它的身體極為粗壯、剽悍和魯莽，身高與人類相差不多，但體重則要大得多，雄獸體長為140-200厘米，體重110-250千克，最大的達350千克；雌獸體長140-155厘米，體重為80-150千克。壹般全身被黑色長毛，但面部、耳朵、手足等均無毛，也沒有須毛，顏面皮膚皺褶很多，長相十分醜陋而兇惡。頭大，額低，頭頂部有發達的矢狀脊，雄獸還有較厚的冠墊，所以顯得高大隆起如塔，眉脊高聳。雙眼深深凹陷，距離較寬，眼膜為褐色。鼻梁塌陷，鼻孔特大而且具有光澤，有隆起的褶狀鼻翼。耳朵很小。吻部突出，嘴巴很大，犬齒發達，如同老虎的獠牙壹般。齒式與人類同。肩膀又寬又圓，脖子、四肢都異常粗壯，前肢長於後肢，垂立時過膝，兩臂伸開時可達272厘米。手掌寬闊，拇指短粗，足為跖行性，大趾粗厚，較大程度地外展。沒有尾巴，也沒有胼胝和頰囊。
體毛粗硬、灰黑色，毛基黑褐色，老年雄性的背部變為銀灰色，胸部無毛。成年雄性的腰背部有灰白色毛區。大猩猩的毛色大多是黑色的。年長（壹般12歲以上）的雄性大猩猩的背毛色變成銀灰色，因此它們也被稱為“銀背”，銀背的犬齒尤其突出。山地大猩猩的毛尤其長，並有絲綢光澤。大猩猩的ABO血型以B型為主、有少量A型。大猩猩跟人壹樣，也有不同的指紋。