Длина его тела составляет около 30 см, вместе с хвостом – до 55 см, вес взрослой особи около 2 кг. Как и у многих других видов животных, самцы утконоса заметно крупнее самок. Приземистый, с большим хвостом, чем-то похожим на бобровый, утконос получил свое красноречивое название благодаря мягкому клюву, покрытому эластичной кожей.

Утконос — одно из немногих ядовитых млекопитающих (наряду с некоторыми землеройками и щелезубами), обладающих токсичной слюной.
У молодых утконосов обоих полов на задних ногах находятся зачатки роговых шпор. У самок к годовалому возрасту они отваливаются, а у самцов продолжают расти, достигая к моменту полового созревания 1, 2—1, 5 см длины. Каждая шпора связана протоком с бедренной железой, которая во время брачного сезона вырабатывает сложный «коктейль» из ядов. Самцы используют шпоры во время брачных поединков. Яд утконоса может убить динго или иное некрупное животное. Для человека он в целом не смертелен, однако вызывает очень сильную боль, а на месте укола развивается отёк, который постепенно распространяется на всю конечность. Болевые ощущения (гипералгезия) могут продолжаться много дней или даже месяцев. У других яйцекладущих — ехидн — на задних лапах также имеются зачаточные шпоры, однако они не развиты и не ядовиты.