ลำตัว

ตุ่นปากเป็ดมีลำตัวแบน หัวเรียวท้ายเรียว ในตัวเต็มวัย ตัวผู้มีความยาวเฉลี่ย 50 เซนติเมตร หนัก 1.7 กิโลกรัม ตัวเมียมีความยาวเฉลี่ย 44 เซนติเมตร หนัก 0.9 กิโลกรัม นอกจากบริเวณปากและเท้าแล้วตุ่นปากเป็ดมีขนปกคลุมตลอดตัว ตุ่นปากเป็ดมีขนสองชั้น ขนชั้นนอกยาว (hair) หยาบ สีน้ำตาลเข้ม ชั้นล่างเป็นขนอ่อน เส้นละเอียด หนาแน่น มีตั้งแต่สีเทาจนถึงสีน้ำตาลเข้ม ขนชั้นล่างกันน้ำได้ ช่วยรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ยามตุ่นปากเป็ดดำลงไปในน้ำที่เย็นจัดจนเกือบจับตัวเป็นน้ำแข็ง

หาง

หางตุ่นปากเป็ดแบนกว้างเช่นเดียวกับลำตัว สร้างมาจากไขมัน เพราะตุ่นปากเป็ดสะสมไขมันไว้ที่หางเพื่อเก็บพลังงานไว้ใช้ในฤดูหนาว ในขณะที่บีเวอร์ใช้หางขับเคลื่อนยามว่ายน้ำ ตุ่นปากเป็ดเพียงแต่ใช้หางในการบังคับทิศทางเท่านั้น ตุ่นปากเป็ดจะม้วนหางจับใบไม้เอาไว้ขณะขนใบไม้ไปสร้างรัง ประโยชน์ของหางอีกอย่างคือใช้ห่มร่างกายตอนกกลูก นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดระดับสุขภาพของตุ่นปากเป็ดได้จากการบีบหาง

ปาก - จมูก

ปากของตุ่นปากเป็ดมีรูปร่างคล้ายปากเป็ด ยืดหยุ่นคล้ายยาง ปากบนเป็นสีน้ำเงินเทา มีรูจมูกอยู่ถัดมาจากปลายปากบนเล็กน้อย การที่รูจมูกอยู่ตำแหน่งนี้ช่วยให้ตุ่นปากเป็ดหายใจได้ดีขณะลำตัวอยู่ใต้น้ำ ปากล่างมีขนาดเล็กกว่าปากบน ใต้ปากล่างเป็นสีชมพูอ่อน หรือเป็นจุด ๆ หลากสี ด้านหลังของปากส่วนที่ต่อกับหัวมีกะบังยกขึ้นเล็กน้อยเหนือหน้าผาก

ตา - หู

ตาของตุ่นปากเป็ดอยู่หลังจะงอยปาก หูอยู่ด้านข้างหัว เป็นเพียงช่องเปิด ไม่มีใบหู ขณะดำน้ำตุ่นปากเป็ดจะปิดหู ปิดตา จึงจำเป็นต้องใช้อวัยวะอื่นในการนำทางตอนอยู่ใต้น้ำ แต่เวลาอยู่บนบก ตาและหูของตุ่นปากเป็ดใช้งานได้ตามปกติ ตุ่นปากเป็ดหูไวตาไวมาก และมองเห็นได้ไกล แต่เพราะตำแหน่งของตาอยู่หลังกะบังปากจึงมองสิ่งที่อยู่ "ใต้จมูก" ไม่ถนัด

ขา - เท้า

ตุ่นปากเป็ดมีขาสั้น อุ้งเล็บแข็งแรง ใช้ขุดดินได้ดี เท้าคู่หน้าเป็นพังผืดติดกันทุกนิ้ว ตุ่นปากเป็ดใช้เฉพาะขาหน้าในการดึงตัวไปขณะว่ายน้ำ ขาหลังซึ่งมีพังผืดเพียงบางส่วนทำหน้าที่ร่วมกับหาง เป็นเพียงหางเสือบังคับทิศทางเท่านั้น คงเพราะเท้าพังผืดนี่เองที่ตุ่นปากเป็ดมีชื่อสามัญว่า platypus (เท้าแบน)

เมื่อลงน้ำ พังผืดระหว่างอุ้งเท้าจะแผ่ออก เปลี่ยนเท้าเป็นพายที่มีประสิทธิภาพ แต่เมื่อตุ่นปากเป็ดอยู่บนบกมันจะพับพังผืดเก็บไว้ จะได้ใช้กรงเล็บขุดอุโมงค์ยาว ๆ ได้ โดยพังผืดไม่เสียหาย ที่ข้อเท้าหลังของตัวผู้มีเดือยยาวประมาณ 1.5 เซนติเมตร ยื่นออกมา เดือยของตุ่นปากเป็ดมีรูกลวงต่อไปยังต่อมพิษที่ต้นขา บริเวณใกล้ท่อสืบพันธุ์และขับถ่าย (ท่อเดียวกัน : ดูคำอธิบายเพิ่มเติมในโมโนทรีมาตา)

เวลาเดิน เท้าของตุ่นปากเป็ดกางยื่นออกมานอกลำตัว คล้ายกับสัตว์เลื้อยคลาน แต่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ แม้แต่อีคิดนา สัตว์ร่วมอันดับโมโนทรีมาตา (Monotremata) กับตุ่นปากเป็ด เวลาเดินเท้าจะอยู่ใต้ลำตัว