Puszczyk polarny to duży, uderzający puszczyk tundry Arktycznej. Ma średnią rozpiętość skrzydeł 140–165 cm i mierzy ok. 53–66 cm wysokości. Samice są zazwyczaj większe od samców i ważą 1,6–2,5 kg.
Jego upierzenie to głównie czysta biel z miękką, puchowatą fakturą, która izoluje przed zimnem. Niektórzy osobniki, zwłaszcza podgatunek eurazjatycki, mogą wykazywać słabe pasma ciemniejsze.
Puszczyk polarny ma duże, okrągłe, przenikliwe żółte oczy przystosowane do polowania w słabym świetle, krótki hakowaty ciemny dziób i długie opierzono nogi i stopy, pomagające mu chodzić po śniegu. Skrzydła są długie, szerokie i zaokrąglone dla cichego lotu.