成魚は全長1mを超える大型魚である。成魚の体は一様に銀白色で、背中側はやや灰褐色がかっている。一方、幼魚は黒褐色で額に黄白色の縦線、体側にも黄白色の横しまや斑点があり、成魚とは外見が異なる。顔つきはスズキに似るが、背中が大きく盛り上がっていて体高が高い。目は通常は他の魚と同様に黒いが、暗い場所で光を反射すると角度によっては赤く光り、「赤目」の和名もここに由来する。

日本最大の淡水魚として知られており、体長は1mから大きいものでは1.5mに達する。記録上最大のものでは、1937年（昭和12年）に十勝川でおよそ2.1mのイトウが捕獲されたことがある。また体長1メーターに育つまで10年程度の時間が必要である旨、イトウ研究者からの発表もなされており、サケ科の魚としては長命である半面、成長速度が非常に遅いという特性があり、この点がイトウの希少性と相まって、個体数の減少に拍車をかけているものと考えられるため、早急な保護策の策定が急務であると考えられる。

日本産ナマズ類として最も大きく成長する種類で、最大で体長120cm、体重20kgほどになる。体格には雌雄差があり一般に雌の方が大きく、100cmを超える大型個体はほとんどが雌である。
一般的なナマズ科魚類に共通した形態学的特徴として、平たい頭部と幅の広い大きな口、小さな背鰭と基底の長い臀鰭をもつ。長く発達した口ヒゲは感覚器としての機能を有する。