Lợn biển nặng từ 400 đến 550 kilogram, và dài trung bình 2,8 đến 3,0 mét, đôi khi lớn đến 4,6 mét và 1775 kilôgram (con cái thường lớn hơn và nặng hơn). Khi mới sinh, lợn biển con nặng khoảng 30 kilôgram. Lợn biển có môi trên lớn, linh hoạt, cầm nắm được, dùng để lấy thức ăn và giao tiếp và tương tác xã hội. Lợn biển có mõm ngắn hơn loài cá cúi thân cận. Mắt của lợn biển nhỏ, cách xa nhau, với mí đóng lại theo đường tròn. Cá thể trưởng thành không có răng cửa hay răng nanh, chỉ có một bộ răng má, không phân biệt rõ ràng giữa răng hàm và răng tiền hàm. Những răng này thay liên tục trong cuộc đời lợn biển, với răng mới mọc ở rìa còn răng cũ rụng từ trong miệng, có nét tương tự với cách răng voi rụng.[6][7] Ở một thời điểm bất kỳ, một con lợn biển thường có không quá sáu cái răng trong mỗi hàm.[7] Đuôi của nó có hình mái chèo, và là điểm khác biệt rõ ràng nhất giữa lợn biển và cá cúi: đuôi cá cúi hình mỏ neo, giống với cá voi. Lợn biển cái có hai đầu vú, mỗi cái nằm dưới một chân chèo,[8] một đặc trưng được dùng để liên hệ lợn biển với voi.

Lợn biển có điểm đặc biệt trong số các loài động vật có vú là chỉ có sáu đốt sống cổ,[9] trong khi tất cả loài thú khác có bảy, ngoại trừ lười hai ngón và ba ngón.[10] Con số này có thể là do biến dị trong gen đồng dạng chuyển vị.[11]

Giống ngựa, lợn biển có dạ dày đơn giản, nhưng có manh tràng lớn, dùng để tiêu hóa các loại thực vật cứng. Thông thường, ruột của chúng dài khoảng 45 mét, lớn hơn nhiều đối với một loài động vật ở kích cỡ của lợn biển.[12]