鲸鲨是最大的鲨鱼，也是最大的鱼类，通常有9-12米长。最大的个体长达20米，重达12500公斤，是最高的鱼类。身体细长而厚，每侧有两个明显的皮脊。眼睛小，没有瞬膜。嘴巴巨大，上下领有嘴唇。牙齿小而多，呈圆锥形。喷水孔很小，位于眼睛后面。鳃孔5，宽。鳃耙角质，分成许多小枝，形成一个过滤口。背鳍2条，第二条背鳍与臂鳍相对。胸鳍很宽。尾鳍分叉。身体呈灰褐色或青褐色，有许多黄色斑点和垂直条纹。鲸鲨的嘴宽达1.5米，10个滤片包含300-350排微小的牙齿。鲸鲨有五对巨大的鳃，两只小眼睛位于扁头前方，鳃裂就在眼睛后方。身体大部分是灰色的，腹部是白色的。每条鲸鲨的斑点都是独一无二的，生物学家可以利用它来识别不同的个体，因此也可以准确判断鲸鲨的数量。鲸鲨的表皮有黄白相间的斑点和条纹，厚度达到10厘米。鲸鲨有两个背鳍。第一背鳍比第二背鳍大，外形呈三角形。鲸鲨的胸鳍可长达4.8米，尾鳍长达2.4米，呈月牙形，上长下短。鲸鲨的皮肤厚达15厘米，可以有效抵御其他生物的攻击。第一背鳍比第二背鳍大很多；胸鳍很大，略窄的镰刀形；臀鳍与第二背鳍大小相同，基部相对；尾鳍分叉，上尾叉是下尾叉的两倍长，由上叶和下叶的中后部组成，下尾叉突出于下叶的前部。身体灰褐色到蓝褐色，侧面散布着许多白色的斑点和条纹，这些条纹呈棋盘状排列。

鲸鲨有明显的身体特征，人们一眼就能分辨出它们的种类。因为鲸鲨是小动物，所以人们在海里不必太害怕。鲸鲨是滤食性动物，以浮游生物、巨藻、磷虾和小型自泳动物(如小鱿鱼和脊椎动物)为食。它们的牙齿并不起到觅食的作用，事实上它们的体型并不大。相反，鲸鲨喝一口水，闭上嘴，然后从鳃中排水。在嘴闭合和鳃盖打开之间的短暂时间内，浮游生物被鳃和喉咙中的皮质鳞片捕获。这种类似过滤器的器官是鳃耙的独特变体，它可以阻止任何大于2至3毫米的物体通过，液体将被排出。任何被腮间过滤器堵住的东西都会被鲸鲨吞下。已经观察到鲸鲨咳嗽，这被认为是清理聚集在鳃耙中的食物的方式。鲸鲨聚集在贝里斯加勒比海的礁石区，捕食巨型巴西鲷鱼的卵，这些卵会在5月、6月和7月的满月和弦月之间出现。鲸鲨的主要食物是磷虾、蟹仔、水母、沙丁鱼、凤尾鱼、鲭鱼、小金枪鱼和鱿鱼。鲸鲨是一种活跃的滤食动物，依靠嗅觉攻击浮游生物或鱼类。鲸鲨寻找食物时不需要向前游。人们经常观察到它们上下摆动，吸入海水，排出海水以获取食物。这和姥鲨正好相反。它们是温和的过滤器，不会吸入海水。它们游泳以迫使海水通过它们的鳃。BBC自然纪录片《行星地球》曾拍到一只鲸鲨捕食小鱼。