Chim cánh cụt thích nghi tốt với cuộc sống dưới nước. Các cánh của chúng đã tiến hóa thành các chân chèo và không có tác dụng để bay trong không gian. Tuy nhiên, trong nước thì chim cánh cụt lại nhanh nhẹn một cách đáng ngạc nhiên. Với bộ lông mượt thì một lớp không khí được duy trì, đảm bảo cho sức nổi của chúng. Ngoài ra, lớp không khí này còn có tác dụng giúp cho chim cánh cụt chịu được nước lạnh. Trên mặt đất, chim cánh cụt dùng đuôi và các cánh để duy trì cân bằng cho thế đứng thẳng của chúng.

Tất cả các loài chim cánh cụt đều có màu trắng ở phần bụng và màu sẫm (chủ yếu là đen) ở phần lưng. Nó có tác dụng giúp cho chúng được ngụy trang tốt. Kẻ thù săn tìm chúng từ phía dưới (chẳng hạn cá kình hay hải cẩu báo) rất khó phân biệt màu trắng của bụng chim cánh cụt với màu phản chiếu từ mặt nước. Bộ lông sẫm màu trên lưng chúng giúp chúng thoát khỏi các kẻ thù từ phía trên.

Chim cánh cụt có thể bơi lặn trong nước với vận tốc từ 6 tới 12 km/h, mặc dù có một số báo cáo cho rằng tốc độ có thể lên tới 27 km/h (điều này có thể xảy ra khi chúng bị giật mình hay bị tấn công). Các loài chim cánh cụt nhỏ không lặn sâu và chỉ săn tìm mồi gần mặt nước và chỉ lặn khoảng 1-2 phút. Các loài chim cánh cụt lớn có thể lặn sâu khi cần thiết. Kỷ lục lặn sâu của chim cánh cụt hoàng đế lớn đã được ghi nhận là tới độ sâu 565 m (1.870 ft) và kéo dài tới 20 phút.

Chim cánh cụt có thể đi lạch bạch bằng hai chân hoặc trượt bằng bụng của chúng dọc theo lớp tuyết, một chuyển động gọi là "trượt băng", điều này cho phép chúng tiết kiệm năng lượng trong khi vẫn có thể chuyển động tương đối nhanh.

Chim cánh cụt có thính giác tốt. Các mắt của chúng đã thích nghi với việc quan sát dưới nước và là phương tiện chủ yếu của chúng để định vị con mồi và lẩn tránh kẻ thù. Ngược lại, ở trên cạn thì chúng là cận thị. Khả năng khứu giác của chúng vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.

Chúng có thể uống nước mặn một cách an toàn do tuyến lệ của chúng lọc lượng muối dư thừa từ máu . Muối được tiết ra ngoài trong dạng chất lỏng đậm đặc từ hốc mũi.

Chim cánh cụt không có cơ quan sinh dục ngoài . Kết quả là chỉ có thử nghiệm nhiễm sắc thể mới xác định được giới tính của chúng.