Сірі вовки стрункі, володіють могутньою статурою з великої, глибоко посадженої грудною кліткою і похилих спиною. Живіт сірого вовка втягнутий, мускулиста шия.
кінцівки довгі і надійні, з порівняно невеликими лапами. На кожній передній лапі по п’ять пальців, на задніх – по чотири. Самки, як правило, володіють вузькою мордою і чолом, тонкою шиєю, лапи в неї трохи коротші, ніж у самців, і менш масивні плечі. Вовки дуже сильні для своїх розмірів, володіють достатньою силою, щоб перевернути коня або заморожені туші лося.
В цілому, сірі вовки є найбільшими з тварин, що входять в сімейство Canidae, не рахуючи деяких великих порід домашніх собак.
Довжина дорослого сірого вовка становить 105-160 см, висота тварини в плечі – 80-85 див. Вага вовка варіюється в різних географічних районах; в середньому європейський вовк може важити 38,5 кг, північноамериканський вовк — 36 кг, а індійський і арабський вовки — 25 кг. Самки вовка, як правило, важать 5-10 кг менше, ніж самці. Вовки вагою понад 54 кг зустрічаються рідко, але виключно великі особини були зареєстровані на Алясці, в Канаді, і в колишньому Радянському Союзі.
Сірі вовки може бігти зі швидкістю 56-64 км/год, і можуть бігти без зупинки протягом більше 20 хвилин, хоча і не обов’язково на цій же швидкості. В умовах холодного клімату, вовки можуть зменшити потік крові для збереження тепла тіла. Тепло нижніх частин лап регулюється незалежно від решти тіла, і підтримується на рівні трохи вище місця, де лапи стикаються з льодом і снігом. Голова сірого вовка велика і важка. Вуха порівняно маленькі і трикутні. Як правило, за тілесної конфігурації вони нагадують німецьких вівчарок і лайок.
Зграя вовків складається з самці, самки і дитинчат. Як правило, вовки рідко беруть в свою зграю чужинців і часто вбивають їх. Однак, під час загрози, наприклад, у часи великої чисельності парнокопитних, кілька зграй можуть об’єднатися для кращого захисту.
В дикій природі вовки можуть розмножуватися, починаючи з дворічного віку. Самки можуть призводити дитинчат раз в рік. Зазвичай парування відбувається наприкінці зими. Вагітність триває 62-75 днів, дитинчата зазвичай народжуються у літній період. Середній послід складається з 5-6 дитинчат. Вовченята народжуються сліпими і глухими, і вкриті коротким, м’яким сірувато-коричневим хутром.
При народженні вони важать 300-500 грам. Протягом першого місяця вони харчуються молоком матері. Через 3 тижні вовченята вперше покидають лігво. У 1,5-місячному віці вони вже здатні бігти від небезпеки. Вони починають їсти тверду їжу у віці 3-4 тижнів. Протягом перших чотирьох місяців життя вовченята дуже швидко ростуть: за цей час вага дитинчати може збільшитися майже в 30 разів.
В районах з малою кількістю вовків, вовк, як правило, моногамії. Зазвичай пара зберігається на все життя, поки один з вовків не вмирає. Однак, після смерті одного з вовків, пара швидко відновлюється за допомогою інших.
Вовки дуже територіальні тварини. Вони захищають свою територію від інших зграй за допомогою маркування території своїм запахом, прямих нападів і виття.
Взимку сірі вовки мають дуже щільною і пухнастою шерстю, з коротким підшерстям і довгими захисними волосками. Велика частина підшерстя випадає навесні і виростає знову восени. Зимова шерсть, дуже стійка до холоду; вовки в північних країнах можуть спокійно перебувати на відкритій місцевості при -40 °, поміщаючи морду між задніми лапами і закриваючи її хвостом. Вовча шерсть забезпечує кращу ізоляцію, ніж шерсть собаки, на ній не збирається лід.
З-за того, що вовки переміщуються на великі відстані, вони можуть відігравати важливу роль у поширенні хвороб. Інфекційні хвороби, які розповсюджуються вовками, включають бруцельоз, туляремію, лістеріоз і сибірську виразку. Вовки можуть також страждати від сказу. Але, як правило, якщо у вовка з’являються перші симптоми хвороби, він залишає свою зграю, таким чином запобігаючи поширення хвороби.
Зміст волков в якості домашніх тварин стає все більш популярним. Тільки в США, за різними оцінками, від 80000 до 2 мільйонів волков живуть в будинках. Вовки можуть бути менш передбачуваними і керованими, ніж собаки. Вовченя у віці до одного року, як правило, не агресивний по відношенню до чужих, хоча їх агресія збільшується з віком, особливо в шлюбний сезон. Самці можуть бути більш агресивними і складніше в управлінні, ніж самки. Волков важко утримувати в стандартних розплідниках, так як вони здатні швидко навчитися відкривати засувки, просто спостерігаючи за тим, як це роблять люди.
Хоча вовки навчаються, їм не вистачає поступливості, як у собак. Як правило, вони реагують на примусові методи не так, як собаки, вони починають боятися, стають дратівливими і чинять опір. Навіть тоді, коли певна поведінка було повторено кілька разів, вовку може стати нудно, і він буде ігнорувати наступні команди. При дресируванні вовка простий похвали не достатньо. На відміну від собак, вовки, як правило, більше реагують на сигнали, подані рукою, ніж голосом.
Як відомо, на вовків важко полювати з-за їх невловимості, гострих почуттів і можливості швидко вбивати мисливських собак. При полюванні на вовків з собаками, як правило, використовуються хорти, гончаки і лисячі тер’єри. Хорти переслідують і блокують вовків до прибуття більш важких собак, які виконують більшу частину бойових дій.