灰狼是体型瘦长，有力的动物。有大而深的肋骨架、倾斜的背、腹部内缩、颈部肌肉有力。四肢长而强健，和相对小的脚掌。每只前掌各有五趾，后掌有四趾。前肢看起来像是压入胸腔，肘部向内，而脚掌向外。雌狼的前额与嘴比较窄，颈部较薄、腿较短、肩部不如雄狼厚实。就这样的体型而言，狼非常强壮，可以将冰冻的麋鹿翻转。
狼的脚掌可以轻易适应各种类型的地面，特别是雪地。它们的足趾之间有一点蹼，使它们在雪地上行动能比猎物更为方便。狼是趾行性动物，体重能很好地分布在积雪上。它们的前脚掌比后脚掌略大，掌上有五个趾，后脚掌没有上趾。掌上的毛和略钝的爪帮助它们抓住湿滑的地面。特殊的血管保护狼的脚掌不会在雪地中冻伤，在趾间的腺体分泌会在脚印上留下气味，帮助狼记录自己的行踪，同时也提供线索让其它的狼知道自己的所在。与犬不同，狼在脚掌的肉垫上没有汗腺。
虽然不必要，但它们可以用56-64公里的时速，持续跑20分钟。在寒冷的天气中狼可以减少血流接近皮肤，以保存体温。脚掌垫保暖的调节独立于与身体其余部份，当掌垫接触冰雪时，可以维持在略高于组织冻伤的温度。成年狼的肠道长460-575厘米，对身长的比例为4.13-4.62，胃能容纳7-9公斤的食物和多达7.5升的水。肝相当大，雄狼的肝重0.7-1.9公斤，雌狼为 0.68-0.82公斤。
狼头相当大而重，前额很宽，嘴形长呈钝状，下颚强而有力。耳朵相对小呈三角形。狼的头通常于与背脊同高，只有示警时才会将头抬高。牙齿重而大，虽然不如非洲鬣狗般的特异化，但比现存犬科其它物种的牙，更适合咬碎骨头。狼的咬合压力高达1500 lbf/in2，德国牧羊犬仅有 750 lbf/in2。这种力道足以咬碎多数的骨头。
它们的体形类似德国牧羊犬或哈士奇，但从orbital angle 40°–45° 而非 53°–60° 可以分辨。同时狼的头与牙齿都比较大。与郊狼相比，狼比较大，嘴也比较宽。耳朵较短，和比例上较小的脑、脚掌垫上缺乏汗腺。与亚洲胡狼相比，狼体型较大也较重，腿比例也较长，躯干比较短、尾巴较长。整体来说牙齿较不如胡狼锋利，特别是上臼齿，尖端较短，较宽，接近圆柱状。
除了某些大型犬之外，狼是现行犬科动物中体型最大的物种，其体重和大小依据它在全球分布地区的不同，有很大差异。如Bergmann Rule所预测的，随着分布的纬度愈高，狼的体型体重也愈大。通常而言，狼体长105-160厘米，肩高80-85厘米，尾的长度约为头与身体的2/3，29-50厘米。狼体重随地域分布有区别，平均来说，北美狼为70公斤，欧亚狼为50公斤，印度、阿拉伯狼为25公斤，北非狼仅有13公斤。[来源请求]
在狼群中，母狼比雄狼约轻2.2-4.5公斤，体重超过54公斤的狼很罕见，虽然特别大的狼只个体在前苏联、阿拉斯加和加拿大都发现过，北美洲的最高纪录是1939年7月12日在阿拉斯加猎捕到的狼，体重达79.4公斤。而欧亚大陆有案可查的最重的野生狼，是二次世界大战后在乌克兰波尔塔瓦州所猎杀的，体重高达86公斤。最小的狼是阿拉伯狼，母狼成熟期也只有10公斤重。
狼厚重的毛有两层，外层长、粗而硬，主要用于抵御水与灰尘。内层则致密与防水。内层毛在每年的在春末夏初时会脱落，狼会摩擦岩石或树木来促进这层毛的脱落，内层毛在秋天又长回来。不论第一层毛是什么颜色，第二层通常是灰色的。母狼冬季的毛在春天的时候比公狼换得晩，北美洲的狼毛通常比欧洲的要柔软而长。
狼的冬毛有极佳的御寒效果，狼在北方的气候中，可以在−40°气温下，于空旷的地方休息，它们会将头放在后腿间，并用尾部盖住脸。狼毛隔热的效果比狗毛好，如同狼獾它的皮毛不会因为呼吸温暖的空气而集结冰。温暖区域的狼，其狼毛比北方狼粗而少。
一般来说，雌狼肢体上的毛比较平顺，并随年纪增加更为明显。年纪较大的狼在尾部末端、鼻子和前额会有较多白毛。背部中央的毛长约60-70公厘，肩部外层的毛通常不超过90公厘，但可长达110-130公厘。
狼毛的颜色有很大的变化，从灰色到灰褐色，白，红，褐色和黑色。这些颜色通常混杂在一起，当然单一颜色的狼或狼群也并非稀有，通常是白色或黑色。
狼的嗅觉不如某些猎犬，能在上风处2-3公里远闻到腐肉。因此它们虽然会跟踪新的足迹，但很少能捉到躲藏的野兔或鸟类。已知捕捉到的狼可以用嗅觉知道喂养它们的人刚吃了什么食物。它们的听觉非常灵敏，可以听到频率高达 26kHz 的声音，比狐狸好。它们甚至可以察觉秋天落叶的声音，传说狼害怕弦乐器的声音，也许有事实根据，伦敦动物园中养的狼对强烈的低小调和弦声音会表现出不安。虽然它们夜视能力是犬科动物中最好的，但它们的视力不如犬类。
阴阳平衡