座头鲸虽然不是世界上最大的鲸类，但也是海洋中当之无愧的庞然大物，体型肥大而臃肿，座头鲸成体平均体长雄性为12.9米，雌性为13.7米，最大记录雌性18米。体重25~30吨。它的头相对较小，扁而平，吻宽，嘴大，嘴边有20~30个肿瘤状的突起，有趣的是每个突起的上面都长出一根毛，而身体的其他部位却全都没有毛。鲸须短而宽，每侧都在200条以上。背鳍较低，短而小，背部不像其他鲸类那样平直，而是向上弓起，形成一条优美的曲线，故得名“座头鲸”，也叫“弓背鲸”或者“驼背鲸”。
大翅鲸体型最大的争议则来自早年的捕鲸记录，虽然总体来看捕鲸记录与研究结果是基本相符的，大部分成年大翅鲸都在13米左右，莫斯兰丁、特立尼达岛与南极的记录也都表明大翅鲸能超过15米的个体就已经很少了，基本上都不会超过53英尺（约16.15米）。但仍旧有零星的超巨型个体的记录，例如加利福尼亚海产公司的日志列表中曾列出1922年捕获的一头75英尺长（约23米）的大翅鲸，不过特立尼达捕鲸站立刻指出这个漏洞百出的记录实际上是一头长须鲸。
座头鲸在各大海洋中均有发现，它们分布在从南极冰缘到北纬65度的广阔海面。这是一个有迁移特点的物种，它们夏天生活在凉爽的高纬度水域，但是在热带或亚热带水域交配繁衍。座头鲸通常每年迁徙路程长达25,000公里(16,000英里)，使它们成为哺乳动物中最好旅行者之一。但是生活在阿拉伯海的座头鲸是例外，它们长年都生活在那些热带海域。座头鲸在东地中海、波罗的海和北极海域未被发现。
多成对活动，性情温顺，同伴间眷恋性很强。每年进行有规律的南北洄游：夏季洄游到冷水海域索饵，冬季到温暖海域繁殖，洄游期不进食。游泳速度较慢。每小时约为8~15公里，常发出类似“唱歌”的繁杂声音。