Зимний мех длинный, особенно на шее, где образуется свисающая вниз грива (подвес). Толстая сердцевина волоса наполнена воздухом, почему волос очень легкий, ломкий, но олений мех очень теплый. На ногах волосы короткие, но прочные (камус). Летний мех много короче и мягче. Летняя окраска меха диких оленей однотонная кофейно-бурая или серо-бурая. Бока шеи и подвес светлые. Зимняя окраска более изменчива, от довольно темной до почти белой, часто довольно пестрая, состоящая из светлых и темных участков. Олени Крайнего Севера окрашены наиболее светло, лесные олени — темнее. Маленькие оленята бурые или буровато-серые, одноцветные, только у оленят из Южной Сибири вдоль спины бывают крупные светлые пятна.
Северный олень имеет удлиненное туловище и шею, но относительно короткие ноги. Длина тела до 200—220 см, высота до 110—140 см, масса до 100—220 кг. Самые мелкие олени обитают на островах и в тундрах Крайнего Севера, самые крупные олени населяют тайгу и горы Южной Сибири. Копыта средних пальцев большие, широкие, изогнутые, как совок, и оба копыта вместе образуют подобие большой ложки, удобной для разгребания снега.Копыта боковых пальцев относительно большие, расположены низко и при ходьбе касаются земли, что создает значительную дополнительную опору. Рога очень большие, они есть как у самцов, так и у самок, этим северный олень отличается от других оленей, у которых самки безроги. Основной ствол рога длинный, изгибается сначала назад, а затем вперед. На конце рога небольшая плоская вертикальная лопата с короткими отростками, направленными вверх и назад. Глазной отросток большой и обычно с вертикальной лопатой, несущей короткие отростки. Рога очень изменчивы, иногда бывают слабо развиты.