Grauwale sind insgesamt dunkelgrau, mit helleren Flecken am Bauch, besonders im Sommer. Sie werden im Durchschnitt 35 bis 49 Fuß (10,7 bis 15 Meter) lang und wiegen etwa 20 bis 35 Tonnen (18 bis 32 metrische Tonnen). Ihre Körper sind stromlinienförmig und muskulös mit einem kräftigen Körperbau. Der Kopf ist mittelgroß und etwas abgerundet, mit einem markanten V-förmigen Blasloch. Ihre Augen sind klein und auf den Seiten des Kopfes positioniert. Grauwale haben eine einzelne Rückenflosse, die etwa zwei Drittel entlang des Rückens sitzt, sowie zwei große, breite Brustflossen. Ihr Atemstoß ist kurz und buschig und erscheint oft als breiter Nebel. Die Haut ist dick, lederartig und häufig mit Seepocken und anderem Meeresleben bedeckt. Anstelle von Zähnen haben sie Bartenplatten, die sie zum Filtrieren von Kleinstorganismen verwenden.