Głowa wilka jest duża z szerokim czołem, pysk masywny i tępo zakończony, a uszy sterczące. Kończyny przednie wilka są pięciopalczaste a tylne czteropalczaste.

Dorosłe samce, według różnych badań, są większe od samic o około 10-25%. Średnia długość ciała (bez ogona) samców wynosi ok. 120 cm, samic ok. 110 cm. Wysokość w kłębie 70-90 cm (samce) i 60-80 cm (samice). Masa ciała samców waha się od 35 do 65 kg (średnio 45 kg), a samic od 30 do 50 kg (średnio 35 kg).

Ubarwienie wilka w warunkach europejskich zmienia się od jasno do ciemnoszarego, głównie w odcieniach szaro-beżowych i szaro-rudych. Ruda najczęściej jest sierść znajdująca się na zewnętrznej stronie kończyn, tyle głowy i uszach a także na górnej części pyska dorosłego osobnika. Umaszczenie wilka zmienia się w ciągu życia. Młode osobniki są zwykle ciemniejsze, a niemal czarne (za wyjątkiem tylnej części głowy) są szczenięta tuż po urodzeniu. Sierść pełni funkcje termoizolacyjną.

Wilki mają doskonały węch i słuch, zdecydowanie gorszy wzrok. Wycie wykorzystywane jest głównie do komunikacji z grupą rodzinną, jest także sposobem na zaznaczenie swojej obecności i odstraszania osobników z innych grup rodzinnych.

Wilki jako zwierzęta mięsożerne posiadają 42 zęby o funkcji tnąco-kruszącej.