เสือปลามีขนาดใหญ่กว่าแมวบ้าน รูปร่างอ้วนหนา บึกบึน ม่อต้อ ลักษณะภายนอกหลายอย่างคล้ายชะมด จึงมีชื่อชนิดว่า viverrine ซึ่งแปลว่า คล้ายชะมด หัวโตและกว้าง กระบอกปากค่อนข้างยาว ลวดลายคล้ายแมวดาวมาก ขนมันวาวหยาบสั้นสีเทาอมน้ำตาลหรือเทาอมมะกอก มีเส้นและจุดรี ๆ สีน้ำตาลพาดตามแนวยาวของลำตัวทั่วทั้งตัว มีเส้นพาดข้ามหัวจากหน้าผากไปถึงคอประมาณ 6-8 เส้น มีเส้นเด่นชัดสองเส้นลากจากคิ้วข้ามหัวไปจนถึงหัวไหล่ด้านหลังแล้วเริ่มแตกออกเป็นท่อน ช่วงล่างของลำตัวมีสีขาว ม่านตามีสีอมเขียว หูสั้นและกลม หลังหูมีสีดำและมีแต้มสีขาวเด่นชัดอยู่กลางใบ ขาสั้น เสือปลามีปลอกเล็บไม่สมบูรณ์ จึงหดเล็บได้ไม่หมด หางอ้วนและสั้น (ยาว 21-23 ซม.) หรือเพียงประมาณ 37% ของความยาวหัว-ลำตัว มีปล้องที่ไม่ครบรอบหลายปล้อง ปลายหางสีดำ ตัวผู้หนัก 11-12 กิโลกรัม ตัวเมียหนัก 6-7 กิโลกรัม

เสือปลามีขน 2 ชั้น ซึ่งพัฒนามาเพื่อหากินกับน้ำโดยเฉพาะ ขนชั้นในสั้นเกรียนและแน่นมากจนน้ำซึมผ่านไม่ได้ ทำให้ตัวของเสือปลาแห้งและช่วยรักษาความอบอุ่นเอาไว้ในขณะที่ลงจับปลาในน้ำ ขนชั้นนอกจะยาวซึ่งเป็นชั้นที่มีลวดลายและมันวาว

เสือปลามีสัญฐานที่เหมาะกับการหากินกับน้ำและจับปลาเป็นอาหาร แต่เมื่อเทียบกับแมวป่าหัวแบนแล้วยังนับว่าเป็นรอง แมวป่าหัวแบนมีฟันกรามน้อย (pre-molar) ที่ยาวและแหลม เหมาะที่จะยึดจับเหยื่อที่ลื่นไหลง่ายเช่นปลา ส่วนเสือปลาจะมีฟันเล็กและมีพัฒนาการของฟันด้อยกว่า ตีนของเสือปลามีพังพืดเล็กน้อยอยู่ระหว่างนิ้วซึ่งพัฒนามาเพื่อจับปลา แต่พังผืดนิ้วของเสือปลาก็ยังพัฒนามาไม่เต็มที่ โดยมีพัฒนาการของพังผืดใกล้เคียงกับบอบแคต