Ngỗng thiên nga to và dài cổ vì chi của nó, loài chim hoang dã dài 81–94 cm (32–37 in) (dài nhất Anser ngỗng) và nặng 2,8–3,5 kg (6,2–7,7 lb) trở lên ( Anser nặng thứ hai, sau ngỗng xám, A. anser ). Các giới tương tự nhau, mặc dù con đực lớn hơn, với mỏ và cổ dài hơn tương ứng; trên thực tế, những con cái lớn nhất hầu như không lớn bằng những con đực nhỏ nhất. Các phép đo thông thường của cánh là 45–46 cm (18–18 in) ở con đực, 37,5–44 cm (14,8–17,3 in) ở con cái; hóa đơn dài khoảng 8,7–9,8 cm (3,4–3,9 in) ở nam và 7,5–8,5 cm (3,0–3,3 in) ở nữ. xương cổ chân của con đực có kích thước khoảng 8,1 cm (3,2 in).[4][5] Sải cánh của ngỗng trưởng thành là 160–185 cm (63–73 in).[6]

Phần trên có màu nâu xám, với những viền sáng mỏng cho đến những chiếc lông lớn hơn và phần sau và nắp lưng màu hạt dẻ (dài đến ngay dưới mắt). Các lớp lông có màu đen, cũng như toàn bộ phần dưới và trực tràng có mũ màu trắng, trong khi các tấm phủ trên và dưới đuôi có màu trắng. Một sọc trắng mỏng bao quanh đế hóa đơn. Ngoài những vệt sẫm màu hơn trên bụng và hai bên sườn, mặt dưới có màu da nhạt, đặc biệt nhạt ở đầu dưới và cẳng chân được phân định rõ ràng với màu hạt dẻ. Khi bay, đôi cánh có vẻ sẫm màu, không có hoa văn dễ thấy. Độc nhất trong số chi của nó, cái mỏ dài, nặng hoàn toàn là màu đen; mặt khác, chân và bàn chân có màu cam như ở hầu hết các họ hàng của nó. Đôi mắt có màu hạt dẻ. Chim non có màu xỉn hơn so với chim trưởng thành, thiếu lớp nền màu trắng và có những vệt sẫm màu ở mặt dưới.[4][5]

Tiếng ngỗng như là một tiếng còi xe kéo dài và tăng dần. Như một cuộc gọi cảnh báo, một tiếng còi tương tự nhưng nhiều tiếng kêu hơn được phát ra liên tiếp hai hoặc ba lần.[5]

Karyotype của ngỗng thiên nga là 2n = 80, bao gồm 4 cặp macrochromosome, 35 cặp microchromosome và một cặp nhiễm sắc thể giới tính. Hai cặp nhiễm sắc thể lớn nhất cũng như nhiễm sắc thể Z (nữ) là submetacentric, trong khi cặp nhiễm sắc thể lớn thứ ba là acrocentric và lớn thứ tư là metacentric. Các nhiễm sắc thể W cũng hướng tâm, cũng như các vi nhiễm sắc thể lớn hơn, các nhiễm sắc thể nhỏ hơn có lẽ là telocentric. So với ngỗng xám, dường như đã có một số sắp xếp lại trên cặp nhiễm sắc thể lớn thứ tư.[7]