Miệng cá nhám voi có thể chứa đến 300 hàng răng nhỏ và 20 tấm sừng màng lọc, được chúng sử dụng để lọc thức ăn. Không giống như nhiều thành viên trong cùng phân lớp khác, miệng của cá nhám voi nằm phía trước đầu chứ không phải ở phần dưới của đầu. Chiều dài của cá nhám voi áng chừng khoảng từ 9–11 m, nặng từ 10-15 tấn. Trong đó, một cá thể dài 12,1 m (39,7 ft) sở hữu cái miệng rộng đến 1,55 m (5,1 ft).[8] Là một phần trong quá trình ăn uống, loài có này có 5 cặp mang lớn. Hai mắt nhỏ nằm ngay ở phần trước của cái đầu rộng và bẹt. Thân của chúng có màu xám chuyển thành trắng ở phần bụng, với phần da giống như "bàn cờ đam" vì chứa các đốm màu vàng nhạt cùng các sọc. Các đốm này là duy nhất cho từng cá thể. Lớp da của chúng có thể dày tới 15 cm, sờ vào rất cứng và thô ráp.[9] Ngoài ra, loài này còn có ba lằn gân rõ nét chạy dọc theo mỗi bên hông, trải dài từ phần đỉnh đầu cho đến cuống đuôi.[10] Cơ thể cá nhám voi có cặp vây lưng cách nhau khá xa, đồng thời còn có hai vây ngực và một vây hậu môn nằm ở giữa. Đuôi của cá nhám voi non có vây trên lớn hơn vây dưới nhưng ở cá nhám voi trưởng thành thì đuôi có hình bán nguyệt hay hình trăng lưỡi liềm. Các lỗ thở của chúng nằm ngay sau mắt. Cá nhám voi không phải là những tay bơi lội cừ khôi; toàn thân của nó chuyển động khi bơi, kết quả là nó có vận tốc thấp rất bất thường khi so với các loại cá mập, trong đó vận tốc trung bình của loài này chỉ đạt khoảng 5 km/h.

Bộ gen hoàn chỉnh kèm theo chú giải của loài cá nhám voi đã được công bố vào năm 2017.[11]

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cá nhám voi có thể tự phục hồi sau những chấn thương lớn và có thể tái tạo lại những phần vây nhỏ của chúng.[12] Ngoài ra, các đốm của loài này cũng đã được chứng minh là có khả năng hồi phục so với vùng bị tổn thương trước đây.[13]

• Bộ xương hàm
• Mẫu răng của cá nhám voi
• Mắt
• Ảnh chụp cận cảnh phần nhãn cầu của cá, được bao phủ bởi nhiều chiếc răng giả da
• Phần đỉnh đầu

Kích thước

Cá nhám voi là loài động vật không phải cá voi lớn nhất trên thế giới. Nhiều bằng chứng cho thấy rằng sự dị hình giới tính của cá nhám voi được biểu lộ thông qua kích thước của từng cá thể, trong đó con đực không phát triển mạnh bằng con cái. Một nghiên cứu đã được tiến hành nhằm quan sát sự phát triển của những cá thể cá nhám voi trong vòng 10 năm. Qua đó, các nhà khoa học kết luận rằng con đực trung bình đạt chiều dài từ 8 đến 9 mét (26 đến 30 ft), dù đây không phải là tiêu biểu cho kích thước tối đa mà loài đạt được. Một nghiên cứu tương tự dự đoán con cái đạt chiều dài trung bình khoảng 14,5 m (48 ft), dựa trên những dữ kiện hạn chế hơn.[14] Trong khi đó, những nghiên cứu trước đây đánh giá sự tăng trưởng và tuổi thọ của cá nhám voi đã đưa ra ước tính rằng chiều dài của cá nằm từ 14 đến 21,9 mét (46 đến 72 ft).[3][5][15][16]