Облик бурого медведя типичен для медведей. Тело у него мощное, с высокой холкой; голова массивная с небольшими ушами и глазами. Хвост короткий — 65—210 мм, едва выделяющийся из шерсти. Лапы сильные с мощными, невтяжными когтями длиной 8—10 см, пятипалые, стопоходящие. Шерсть густая, равномерно окрашенная.
Окраска бурого медведя очень изменчива, причём не только в разных частях ареала, но и в пределах одного района. Цвет меха варьирует от светло-палевого до синеватого и почти чёрного. Самой обычной является бурая форма. У гризли Скалистых гор волосы на спине могут быть белыми на концах, создавая впечатление серого или седого оттенка шерсти. Целиком седовато-белый окрас встречается у бурых медведей в Гималаях, а бледный рыжевато-бурый — в Сирии. У медвежат на шее и груди бывают светлые отметины, которые с возрастом пропадают.
Линька у бурых медведей происходит дважды — осенью и весной. Весенняя длится долго и наиболее интенсивно идёт в период гона. Осенняя линька идёт медленно и незаметно, кончаясь к периоду залегания в берлогу.
Бурый медведь — лесное животное. Обычные места его обитания в России — сплошные лесные массивы с буреломом и гари с густой порослью лиственных пород, кустарников и трав; может заходить и в тундру, и в высокогорные леса. В Европе он предпочитает горные леса; в Северной Америке чаще встречается на открытых местах — в тундре, на альпийских лугах и на побережье.
Держится медведь обычно одиночно, самка — с медвежатами разного возраста. Самцы и самки территориальны, индивидуальный участок в среднем занимает от 73 до 414 км², причём у самцов он примерно в 7 раз больше, чем у самок. Границы участка помечаются запаховыми метками и «задирами» — царапинами на приметных деревьях. Иногда совершает сезонные кочёвки; так в горах бурый медведь, начиная с весны, кормится в долинах, где раньше сходит снег, затем идёт на гольцы (альпийские луга) , потом постепенно спускается в лесной пояс, где поспевают ягоды и орехи.
Активен бурый медведь в течение всего дня, но чаще по утрам и вечерам.
Сезонная цикличность жизни ярко выражена. К зиме медведь нагуливает подкожный жир (до 180 кг) и с осени залегает в берлогу. Берлоги располагаются на сухом месте, в большинстве случаев в ямах под защитой бурелома или под вывороченными корнями деревьев. Реже медведи выкапывают убежище в земле или занимают пещеры и расщелины скал. У медведей бывают излюбленные места зимовок, куда они собираются год от года с целой округи. В разных районах зимний сон длится от 75 до 195 дней. В зависимости от климатических и иных условий медведи находятся в берлогах с октября — ноября до марта — апреля, то есть 5—6 месяцев. Дольше всех живут в берлогах медведицы с медвежатами, меньше всего — старые самцы. На юге ареала, где зима малоснежна, медведи не залегают в спячку вообще. За период зимовки медведь теряет до 80 кг жира.
Неуклюжий на вид, бурый медведь исключительно быстро бегает — со скоростью свыше 55 км/ч, превосходно плавает и в молодости хорошо лазает по деревьям (к старости он делает это неохотней) . Одним ударом лапы матёрый медведь способен сломать спину быку или бизону.