มีรูปร่างที่แปลกตาแตกต่างไปจากปลาฉลามในวงศ์หรือสกุลอื่น ๆ คือ มีส่วนหัวที่แบนราบและแผ่ออกข้างคล้ายปีกหรือแลดูคล้ายค้อนทั้งสองข้าง โดยมีดวงตาอยู่สุดปลายทั้งสอง ปัจจุบัน ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่ามีไว้เพื่ออะไร แต่นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่า ช่วยให้การหาว่ายน้ำที่ช่วยส่งแรงยกตัวขึ้นหน้าด้าน ทำให้พุ่งตัวขึ้นในแนวดิ่งได้ดีขึ้น อีกทั้งยังใช้เป็นประสาทสัมผัสรับรู้และช่วยลดแรงต้านน้ำให้เหลือน้อยลงในการไล่งับอาหาร และในเวลาเอี้ยวหัวในเวลาว่ายน้ำ ซึ่งจากตำแหน่งของตาที่อยู่สุดปลายปีกสองข้างนั้น ทำให้ปลาฉลามหัวค้อนมีประสาทสายตาดีกว่าปลาฉลามจำพวกอื่น ๆ โดยสามารถมองเห็นภาพในมุมกว้างได้มากกว่าและสามารถทำให้มองเห็นเป็นภาพ 3 มิติ มีรูจมูกที่แยกจากกันเพื่อประสิทธิภาพในการดมกลิ่น[1] และยังสามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าแบบอ่อน ๆ เพื่อจับหาที่อยู่ของอาหารได้ด้วย ไม่ว่าจะอยู่กลางทะเลหรือซ่อนอยู่บริเวณหน้าดินก็ตาม แต่ทว่าก็มีข้อเสียคือ ไม่สามารถที่จะเห็นภาพหรือสิ่งที่อยู่ตรงหน้าในระยะใกล้ได้[2]

มีสีลำตัวเป็นสีเทาอมน้ำตาลหรือสีเทาอมดำ หรือจนเกือบดำในบางชนิด ใต้ท้องเป็นสีขาว มีปากเป็นรูปพระจันทร์เสี้ยวอยู่ด้านล่างส่วนหัว