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Erwachsene männliche Eisbären erreichen im Durchschnitt eine Kopf-Rumpf-Länge von 2,40 bis 2,60 Metern, in Einzelfällen sogar von bis zu 3,40 Metern. Die Schulterhöhe beträgt bist zu 1,60 Meter. Das Gewicht variiert zwischen 300 und 800 (durchschnittlich 420 bis 500) Kilogramm.
Bei Weibchen erreicht die Kopf-Rumpf-Länge im Durchschnitt 1,90 bis 2,10 Meter, doch wurden auch schon 2,50 Meter gemessen. Das Körpergewicht liegt bei ihnen zwischen 150 und 300 Kilogramm. Das Gewicht hängt wesentlich vom Ernährungszustand der Tiere ab. Im Sommer wiegen ausgehungerte Eisbären deutlich weniger als während der Zeit winterlicher Robbenjagd. Eine Rolle spielen auch regionale Größenunterschiede. Die kleinsten Tiere leben auf Spitzbergen und die größten in der Näche der Beringstraße. Wie alle Bärenarten besitzen auch Eisbären nur einen Stummelschwanz von 7 bis 13 Zentimetern Länge.
Das gelblich-weiße Fell stellt in eisigem Umfeld eine ideale Tarnung dar. Es ist zudem sehr dicht, ölig und Wasser abweisend. Unter der schwarzen Haut befindet sich eine 5 bis 10 Zentimeter dicke Fettschicht. Die äußeren Fellhaare des Eisbären sind innen hohl, was zusätzlich zur dicken Fettschicht für eine hervorragende Wärmeisolation sorgt. Außerdem erhöhen die Haare zusammen mit der Speckschicht den Auftrieb beim Schwimmen.
Wissenschaftliche Untersuchungen des Eisbärenfells haben überdies ergeben, dass UV-Licht nur in sehr geringem Maße reflektiert wird. Daraus wurde gefolgert, die hohlen Haare würden ähnlich wie Glasfaserkabel Licht, das sich in Wärme umwandelt, auf die Haut leiten. Doch haben Untersuchungen an der St.-Lawrence-Universität, New York, neuerdings erwiesen, dass die Haare für UV-Licht kaum transparent sind, und damit die Theorie einer Wärmeleitung in Frage gestellt. (Prof.Daniel W.Koon, St.Lawrence University New York)
Beim Körperbau unterscheiden sich Eisbären von anderen Bärenarten durch einen langen Hals und einen relativ kleinen, flacheren Kopf. Im Gegensatz zu den nahe verwandten Braunbären fehlt ihnen der Muskelberg am Nacken. Die Augen sind verhältnismäßig klein. Die Ohrmuscheln sind nach vorne aufgerichtet und rund geformt. Wie die meisten Bären besitzen Eisbären 42 Zähne, und wie alle Bären sind sie Sohlengänger. Ihre Vorderbeine sind lang und kräftig; die großen Vordertatzen sind paddelförmig ausgebildet und mit Schwimmhäuten versehen, was ein schnelles Schwimmen ermöglicht. Auf den muskulösen Hinterbeinen können sich die Eisbären zu maximaler Höhe erheben (etwa bei Kämpfen oder für besseren Rundblick); die Hintertatzen dienen beim Schwimmen als Steuerruder. Die Fußsohlen sind dicht behaart, was dem Kälteschutz dient und auch das Ausrutschen auf dem Eis verhindert. Alle vier Pfoten sind jeweils mit fünf nicht einziehbaren Krallen bewehrt.
Der Geruchssinn der Polarbären ist – auch im Vergleich mit anderen Raubtieren – ungewöhnlich gut ausgebildet. Gehör und Sehkraft dürften dagegen ungefähr denen des Menschen entsprechen.
In der Leber speichern Eisbären große Mengen an Vitamin A. Häufiger Verzehr von Eisbärenleber führt beim Menschen deshalb zu schwerwiegenden Gesundheitsstörungen mit Symptomen wie Kopfschmerzen, Übelkeit und trockener Haut (auch Schleimhäute). Bei andauerndem Verzehr besteht sogar Krebsgefahr.