蓝鲸全身体表均呈淡蓝色或鼠灰色，背部有淡色的细碎斑纹，胸部有白色的斑点，褶沟在20条以上，腹部也布满褶皱，长达脐部，并带有赭石色的黄斑。雌兽在生殖孔两侧有 *** ，内有细长的 *** 。头相对较小而扁平，有2个喷气孔，位于头的顶上，吻宽，口大，嘴里没有牙齿，上颌宽，向上凸起呈弧形，生有黑色的须板，每侧多达300-400枚，长90-110厘米，宽50-60厘米。在耳膜内每年都积存有很多蜡，根据蜡的厚度，可以判断它的年龄。在它的上颌部还有一块白色的胼胝，曾经是生长毛发的地方，后来，毛发都退化了，就留下一块疣状的赘生物，成了寄生虫的滋生地。由于这块胼胝在每个个体上都不相同，就像是戴着不同形状的“帽子”，所以可以据此区分不同的个体。背鳍特别短小，其长度不及体长的1.5%，鳍肢也不算太长，约为4米左右，具4趾，其后缘没有波浪状的缺刻，尾巴宽阔而平扁。整个身体呈流线形，看起来很像一把剃刀，所以又被称为“剃刀鲸”。
蓝鲸的身躯是如此的巨大，以致于一条舌头就有2000千克，头骨有3000千克，肝脏有1000千克，心脏有500千克，血液循环量达8000千克，雄兽的睾丸也有45千克。如果把它的肠子拉直，足有200-300米；血管粗得足以装下一个小孩，脏壁厚达60多厘米，雄兽的 *** 长达3米。它的力量也大得惊人，所发出的功率约为1500-1700马力，堪称是动物世界中当之无愧的巨无霸和大力士。
一头成年蓝鲸能长到非洲象体重的30倍左右。蓝鲸平均长度约25米，更高纪录为33.5米左右。雌鲸大于雄鲸，南蓝鲸大于北蓝鲸。上面观，吻宽而平。蓝鲸背鳍小，高约0.4米，位体后1/4处。鳍肢较小，其长占体长的15%。尾鳍宽为体长的1/3至1/4，后缘直线形。蜇沟55-88条，最长者达于脐。每侧须板270-395枚。体背深苍灰蓝，腹面稍淡，口部和须黑色。
蓝鲸和其他种类的鲸不同，其他种类显得矮壮，而蓝鲸则身体长椎状，看起来像被拉长。头平呈U型，从上嘴唇到背部气孔有明显的脊型突起，嘴巴前端鲸须板密集，大约300个鲸须板（大概1米长）悬于上颚，深入口中约半米。60-90个凹槽（称为腹褶）沿喉部平行于身体。这些皱褶用于大量吞食后排出海水。
蓝鲸背鳍小，只有在下潜过程中短暂可见。背鳍的形状因个体而不同；有些仅有一个刚好可见的隆起，而其他的鳍则非常醒目，为镰型。背鳍大概位于身体长度的四分之三处。当要浮出水面呼吸时，蓝鲸将肩部和气孔区域升出水面，升出水面的程度比其他的大型鲸类（如鳍鲸和鲳鲸）要大得多。这经常可作为识别海洋物种的有用线索。 当呼吸时，如果风平浪静，蓝鲸喷出的一道壮观的垂直水柱（可达12米，一般为9米）在几千米外都可以看到。蓝鲸的肺容量为5,000升。 [2-3]
蓝鲸的鳍肢长3-4米。上方为灰色，窄边白色。下方全白。头部和尾鳍一般为灰色。但是背部，有时还有鳍肢通常是杂色的。杂色的程度因个体而有明显不同。有些可能全身都是灰色，而其他的则是深蓝，灰色和深蓝色相当程度的混合在一起（grey-blue）。
蓝鲸和其他鲸交互时冲刺速度可达50千米/小时（30mph），但通常的游速为20千米/小时（12mph）。当进食时，速度降到5千米/小时（3mph）。北大西洋和北太平洋的蓝鲸当下潜时会抬起他们的尾鳍，其他的大部分蓝鲸则不会。
蓝鲸的头非常大，舌头上能站50个人。它的心脏和小汽车一样大。婴儿可以爬过它的动脉，刚生下的蓝鲸幼崽比一头成年象还要重。在其生命的头七个月，幼鲸每天要喝400升（约100美国加仑）母乳。幼鲸的生长速度很快，体重每24小时增加90千克。
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