A kacsacsőrű emlős kb. 50 cm hosszú állat. Áramvonalas testalkata a hódéra emlékeztet, ám széles és lapos szájszerve („csőre”) a kacsáéra hasonlít (viszont nem szaruból, hanem kemény bőrből van, és ennek megfelelően érzékenyebb). Fogai sincsenek (csak az újszülötteknek). Testtömege 700 és 2400 g között változik: a hímek nagyobbak, mint a nőstények. A hímek hátsó lábaikon „sarkantyúkat” (avagy „fullánkokat”) viselnek, és azokhoz méregmirigy csatlakozik: a sarkantyúkat vetélkedéseikben használják. A méreg nem veszélyes, de rendkívüli fájdalmat okoz, amit fájdalomcsillapítók (közéjük értve a morfiumot is) sem mérsékelnek. Valószínűsítik, hogy a kacsacsőrű emlős mérge közvetlenül a fájdalomreceptorokra hat.
A részlegesen vízi életmód eredményeként ujjai között úszóhártya alakult ki. A vízben főleg lapos, a hódokéra emlékeztető farkával hajtja magát.
A kacsacsőrű emlős úszás közben nemcsak szemét csukja be, de orrlyukait és fülét is szorosan bezárja, miközben csőrét oldalirányban ide-oda ingatja (ezt szakkád mozgásnak nevezik). Csőrének mindkét felületén körülbelül negyven-negyvenezer, vízszintes sorokba rendezett elektromos érzékelő és további harmincezer nyomásérzékelő pálcika található. A két sejtfajta az ember látókérgére emlékeztető módon rétegződik a csőr felületén, és az agy tevékenységének jelentős részét az ezektől kapott információk feldolgozása köti le. Úgy tűnik, a kétféle adat együttes feldolgozásával a kacsacsőrű emlős egyfajta "víz alatti térlátásra" tesz szert. Az elektromos érzékelők felfogják az egészen kis állatok egészen kis izommozgásai keltette jeleket is, a nyomásérzékelők pedig a vízben álló, lebegő, illetve mozgó dolgokról visszaverődő (illetve általuk keltett) hullámokat észlelik. A kétféle információ együttes feldolgozása (figyelembe véve a két jel sebességkülönbségét) lényegesen jobb képalkotást tesz lehetővé a zavaros vízben, mint a látás. Az érzékelő pórusok módosult nyálkamirigyek.
