Ястребы-тетеревятники — самый крупный вид рода ястребов. Самцы обычно весят 630—1100 г, их длина составляет в среднем 55 см, размах крыльев варьирует в пределах 98—104 см. Самки немного крупнее, весят 860—1600 г, в длину около 61 см, размах крыльев 105—115 см.
Все ястребы, включая и ястреба-тетеревятника, имеют характерные белые полосы перьев над глазами, что создаёт впечатление белых бровей. У ястреба-тетеревятника они более широкие и длинные, чем у других представителей рода, и почти сходятся на затылке. Цвет глаз у взрослых особей красный или красно-коричневый, у молодых особей ярко-жёлтый.