灰鲸幼鲸为黑灰色，但成年后则呈褐灰色至浅灰色。它的全身密布浅色斑，以及由鲸虱和藤壶类构成的白色至橙黄色的斑块。这些体外寄生物的斑块成为了该种的特征之一。
迁徙
它是哺乳动物中迁移距离最长的种类，迁移距离可长达10000-22000公里。在太平洋的北美洲一侧，灰鲸从5月下旬到10月末穿过白令海峡和白令海西北部，到水温、光照都较适宜的北极圈内索饵，然后开始南移，穿过阿留申群岛，沿着北美洲大陆沿岸南下，平均每天行进大约185公里。2 月间在水温较高、光照充分的加里福尼亚半岛的西侧以及加里福尼亚湾的南侧繁殖。2月份以后再次开始北进，但路线与南下时不同，从夏季的索饵场所到冬季的繁殖场所之间的往返距离大约为18000多公里。在太平洋的亚洲一侧，灰鲸从鄂霍次克海穿过宗谷海峡进入日本海，再沿着朝鲜东海岸经过到达中国的南海，其中还有一部分穿过对马海峡后北上进入中国的黄海。
西北太平洋种群夏季在鄂霍次克海，秋季到广东和海南省海域越冬;东北太平洋种群夏季在楚科奇海、波弗特海和白令海，秋季沿海岸线至墨西哥的下加利福尼亚西岸越冬。
食物
灰鲸主要以浮游性小甲壳类、鲱鱼的卵，以及其他群游鱼类为食，也吃海胆、海星、海螺、寄居蟹、瑟虾、海参以及海藻等。但在南下洄游时不摄食，胃中是空的，往北洄游时才经常摄食。
潜水
它也是在浅潜水的时候呼吸数次以后，就接着进行一次时间较长的深潜水，潜水的深度约为100米左右，在水下前进的距离约为1000米，持续时间一般为17一18分钟。浅潜水时尾鳍并不露出水面，背部也不弯曲，但深潜水时尾鳍常高举出水面。它的游速很慢，一般为每小时3-4海里，最快也不超过7一8海里。
发声
一些灰鲸特别喜欢发出一种“哼哼”声，无论何时何地，每小时大约发出50次左右，每次历时2秒钟，频率范围在20-200赫兹之间，强度可达160分贝，很象是在叹息或者嘟囔。人们对它发出这种声音的原因尚不清楚，有人认为是回声定位或者群体成员之间交流的信号，也有人认为是对暴风雨、地震地自然现象的反应，最近的发现表明，发出这种声音的个体大多是没有找到配偶的个体，于是又推测这种“哼哼”声可能是它们对于“失恋”的叹息，或者是一种愤懑和发泄。
天敌
灰鲸在海洋中的主要天地是虎鲸，经常遭受虎鲸的袭击，这时只有将肚皮朝上浮在水面上，用假死的方法试图躲过灾难。
