灰海豚體呈紡錘形，體長250厘米，體重164千克。身體背鰭前部較粗，由肛門往後顯得很細。頭部鈍圓，無隆起，且於前端中線有壹似三角形的凹陷處。無吻實。口在頭部前下方，口裂較大，斜向後上方，上頜前端略突出於下頜前端。眼較小，位於頭部兩側口角斜上方。外耳孔極小，位於眼後。呼吸孔（外鼻孔）為壹彎向前方的半月形裂隙，位於頭頂部的正中。背鰭狹而高，末端尖，後緣呈鐮刀狀凹入，其高為體長的8.5%，上端尖，後緣凹入，位於體中部。鰭肢狹長，形狀與領航鯨相似，前緣微後屈，末端尖，具有5指，其長約為體長的1/5。尾柄較細。尾鰭的形狀和有喙的海豚類很相似，水平的尾鰭較寬，約為體長的1/4後緣中央有缺刻。臍微凹入，明顯可見，位於背鰭垂線下，在其前方有壹條淺縱溝。肛門位於體後1/3處。其前面為生殖裂，在生殖裂兩側各有壹乳溝，內有乳頭。
上頜沒有牙齒，僅下頜的前端左右各有2-7枚牙齒，平均為3-4枚。牙齒較大，直徑約為1.5厘米，長度約為3.5-4厘米，露出齒齦的部分的長度為2.5-3厘米。吻部很寬，由於上頜沒有牙齒，所以越往前吻部越窄。鼻孔的後面隆起，呈高而尖的三角形。前6個頸椎愈合，前6對肋骨是雙頭肋骨。
全身的體色基本上都是灰色，但背部略微帶有藍灰色，腹面稍淡。有些老年個體的體色逐漸變淺，加上遍布全身的白色傷疤，看起來全身都是白色的。
鑒別的主要特征是：頭方圓，前端鈍，無吻突，額隆前方有縱溝；背鰭高大；上頜無齒，下頜前端有齒5-7枚，標本為左6右7。
成體體長可達3.85米，體重約500公斤。 初生仔豚體長1.2～1.5米。可在水族館中飼養，有與寬吻海豚雜交種成活的記錄。
註：灰海豚圖片來源。