De potvis is de grootste tandwalvis en tevens een van de grootste roofdieren die bekend zijn in de dierenwereld. Mannetjes worden tot 18 meter lang en vrouwtjes tot 11 meter; het gewicht kan tot 50 ton bedragen. De lichaamskleur is donkergrijs en in het licht van de zon vaak bruinig. Een potvis heeft alleen 20-26 grote kegelvormige zichtbare tanden in de onderkaak, in de bovenkaak zitten rudimentaire tanden die niet door het tandvlees heenkomen. De functie van de tanden is onbekend: er zijn tandeloze potvissen gevonden die desondanks weldoorvoed waren.[4]
De merkwaardige vorm van de kop wordt veroorzaakt door het spermaceti-orgaan in het voorhoofd, dat zo'n 3000 liter wasachtig materiaal, het walschot, bevat. Dit orgaan helpt de potvis bij het duiken en stijgen. Door afkoeling wordt de was hard en krimpt. Door verwarming wordt de was zacht en zet uit. De potvis verandert zodoende van volume en ondervindt minder cq. meer opwaartse druk (Wet van Archimedes). De temperatuur van het walschot wordt beheerst door middel van de doorbloeding: als veel bloedvaten in het spermaceti-orgaan open zijn stijgt de temperatuur.
De kop kan 25-35% van de totale lichaamslengte in beslag nemen.[4] Potvissen hebben hersenen die gemiddeld 7,8 kg wegen. Daarmee zijn het de grootste hersenen van alle dieren.[4]
