On distingue le squelette du tigre de celui du lion par la longueur de ses membres, et de celui du léopard par sa taille plus importante.
Le tigre est le plus grand félin sauvage, c'est également le plus gros prédateur sur la terre ferme derrière l'ours kodiak et l'ours polaire. Ce félin a un corps plus long que celui du lion, ce qui le fait paraître beaucoup plus massif. Les mensurations du tigre varient fortement d'une sous-espèce à l'autre : un tigre de Sumatra mâle ne pèsera pas plus de 140 kg pour 2,3 mètres de longueur totale tandis qu'un tigre de Sibérie peut atteindre les 300 kg pour 3,3 mètres de long. La hauteur au garrot du tigre peut ainsi varier de 0,85 à un mètre, sa longueur totale avec la queue de 2 à 3,7 mètres et son poids de 65 à 300 kg. Le record de poids est détenu par un tigre de Sibérie abattu en 1950 : il pesait 384 kg.
Les oreilles du tigre sont arrondies, leur face externe est noire avec une large tache blanche au milieu. Les pupilles sont rondes, l'iris est de couleur dorée à verte, parfois bleue. Le nez est rose avec quelquefois des taches noires, les vibrisses sont abondantes sur un museau court. Le front est bombé. Le cou est recouvert d'une fourrure beaucoup plus dense et épaisse formant une collerette, surtout chez le mâle. Les canines du tigre sont les plus longues de tous les félins actuels : elles peuvent atteindre une longueur de neuf centimètres. Comme tous les membres du genre Panthera, l’os hyoïde est partiellement ossifié, ce qui lui permet de rugir.
Le tigre a une fourrure de couleur jaune clair à orange foncé rayée de noir. Le pelage est blanc crème sur la face interne des membres, la poitrine, la gorge ainsi que sur les joues, la mâchoire inférieure et le dessus des yeux. Les rayures de couleur noires sont plus ou moins abondantes selon les sous-espèces, parfois doubles sur les flancs. Elles sont différentes d'un individu à l'autre et même d'un flanc à l'autre et forment une véritable « carte d'identité » ou « code barre » pour le tigre. Les tigres vivants dans les forêts sont en général plus sombres et ont un nombre de rayures plus important. En hiver, le poil s'éclaircit et devient plus dense pour le tigre de Sibérie et le tigre de la Caspienne. La qeue est d'abord rayée puis devient annelée à son extrémité.
Letigre blanc, parfois présenté dans les zoos voire les cirques, n'est pas une sous-espèce ni une race géographique du tigre. Quelques spécimens sauvages furent observés en Inde, mais c'est un individu capturé en 1951, Mohan, qui est devenu l'ancêtre de la plupart des tigres blancs captifs. La plupart des tigres blancs ont des rayures noires à brun clair sur un pelage blanc cassé ; les yeux sont bleus. On considère qu'il s'agit d'une mutation autosomale récessive nommée chinchilla, rencontrée chez d'autres mammifères, notamment le chat domestique et le lapin. Il n'existe pas de cas d'albinisme reconnus. De nombreux cas de tigres entièrement blancs, sans aucune rayure, ont été reportés, mais il s'agissait de tigres dont la coloration était très pâle, et non pas inexistante.
Le tigre doré , ou golden tiger, a un pelage blanc avec des traces rousses formant des sortes de rayures.
Des tigres noirs ont été signalés de temps en temps, mais la seule preuve de leur existence est une peau confisquée par la police en octobre 1992. La robe présente un élargissement anormal des rayures qui se rejoignent totalement sur le dos et la tête, provoquant l'illusion d'un tigre noir. Cette robe particulière pourrait être due à l'expression d'un gène agouti et ne constitue pas un cas de mélanisme.