Un loup adulte est à peu près de la même taille qu’un berger allemand et pèse en moyenne 30 à 40 kilos selon la population d’origine de l’animal : en Europe, les loups du nord sont généralement plus lourds que ceux du sud. Les femelles, en outre, sont environ 20% plus légères que les mâles.
Morphologiquement, les loups se distinguent des chiens par leur poitrine étroite, des longs membres avec de larges pattes, un cou robuste, un crâne solide capable de soutenir des muscles masséters et temporaux particulièrement puissants et enfin des dents axiales très fortes et bien développées qui s’appellent carnassières. La tête du loup observée frontalement apparaît de forme triangulaire, aplatie et assez large. De profil, elle est presque plate du haut du crâne au bout du nez, alors que la tête du chien exhibe un profil plus angulaire et raide, avec un « arrêt frontal » (c’est-à-dire, le saut entre le front et le rostre nasal) plus marqué. La queue du loup est relativement courte et mesure environ un tiers de la longueur du reste du corps. Les yeux sont généralement jaunes.
Le pelage, qui durant l’été est moins épais qu’en hiver, tend vers une teinte plutôt grisâtre avec des nuances plus ou moins fauves ou foncées. La teinte du pelage peut varier en fonction des éléments propres à chaque population et, dans certains cas, devenir une caractère phénotypique permettant d’assigner un individu à sa population d’origine (par exemple, les loups originaires de la population des Apennins en Italie ont l’extrémité de la queue noire, un masque blanc sur le museau et des bandes noires sur les membres antérieurs).