Le plus petit membre vivant de Carnivora est la plus petite belette (Mustela nivalis), qui ne pèse que 25 grammes (0,9 once). La plus grande forme terrestre est l’ours Kodiak (Ursus arctos middendorffi), un grizzli d’Alaska qui est encore plus grand que l’ours polaire (Ursus maritimus). La plus grande forme aquatique est l’éléphant de mer (Mirounga leonina), qui peut peser 3 700 kg (8 150 livres). La plupart des carnivores pèsent entre 4 et 8 kg (9 et 18 livres).
La grande majorité des espèces sont terrestres, mais les pinnipèdes sont très adaptés à la vie dans l’eau. Certains non-pnipèdes, comme la loutre de mer, sont presque entièrement aquatiques, tandis que d’autres, comme la loutre de rivière et l’ours polaire, sont semi-aquatiques, passant la majeure partie de leur vie dans l’eau ou près de l’eau. Les formes aquatiques et semi-aquatiques ont développé des spécialisations telles que les corps profilés et les pieds palmés.
Les carnivores, comme les autres mammifères, possèdent différents types de dents: des incisives à l’avant, suivies de canines, de prémolaires et de molaires à l’arrière. La plupart des carnivores ont des dents carnassières, ou cisaillantes, qui servent à trancher la viande et à couper les tendons durs. Les carnassiers sont généralement formés par la quatrième prémolaire supérieure et la première molaire inférieure, travaillant l’une contre l’autre avec une action en ciseaux. Les chats, les hyènes et les belettes, tous très carnivores, ont des carnassiers bien développés. Les ours et les procyonidés (à l’exception de l’olingo), qui ont tendance à être omnivores, et les phoques, qui mangent des poissons ou des invertébrés marins, ont peu ou pas de modification de ces dents pour le cisaillement. Les dents derrière les carnassiers ont tendance à être perdues ou réduites en taille chez les espèces hautement carnivores. La plupart des membres de l’ordre ont six incisives proéminentes sur la mâchoire supérieure et inférieure, deux canines sur chaque mâchoire, six à huit prémolaires et quatre molaires au-dessus et quatre à six molaires en dessous. Les incisives sont adaptées pour pincer la chair. Les incisives les plus externes sont généralement plus grandes que les incisives internes. Les canines fortes sont généralement grandes, pointues et adaptées pour aider à poignarder les proies. Les prémolaires ont toujours des cuspides pointues, et sous certaines formes (par exemple, les joints), toutes les dents de la joue (prémolaires et molaires) ont cette forme. À l’exception des carnassiers, les molaires ont tendance à être des dents plates utilisées pour l’écrasement. Les carnivores terrestres qui dépendent largement de la viande ont tendance à avoir moins de dents (30-34), les molaires plates ayant été perdues. Les carnivores omnivores, comme les ratons laveurs et les ours, ont plus de dents (40-42). Les pinnipèdes ont moins de dents que les carnivores terrestres. De plus, les pinnipèdes présentent peu de stabilité en nombre de dents; par exemple, un morse peut avoir de 18 à 24 dents.
Plusieurs caractéristiques du squelette sont caractéristiques de l’ordre des Carnivores. Les surfaces articulées (condyles) sur la mâchoire inférieure forment une charnière demi-cylindrique qui permet à la mâchoire de se déplacer uniquement dans un plan vertical et avec une force considérable. Les clavicules (clavicules) sont réduites ou totalement absentes et, si elles sont présentes, sont généralement intégrées dans les muscles sans articulation avec d’autres os. Cela permet une plus grande flexibilité dans la zone des épaules et empêche la rupture des clavicules lorsque l’animal ressort sur sa proie.
Le cerveau est grand par rapport au poids du corps, et il contient des circonvolutions complexes caractéristiques des animaux très intelligents. L’estomac est simple par opposition à multicambres, et une poche aveugle (caecum) attachée à l’intestin est généralement réduite ou absente. Les tissus animaux étant en général plus simples à digérer que les tissus végétaux, la dépendance du carnivore à une alimentation à forte proportion de viande a conduit à une compartimentation moins complexe de l’estomac et à une diminution de la longueur et du pliage (et donc de la surface) de l’intestin. Les trayons sont situés sur l’abdomen le long de deux lignes primitives (crêtes de lait), une caractéristique des mammifères qui se couchent lors de l’allaitement.
De nombreux carnivores ont un os du pénis bien développé, ou baculum. Il semble que cette structure joue un rôle dans l’augmentation du succès de la copulation et de la fécondation des œufs chez les espèces où de nombreux mâles s’accouplent avec une seule femelle. Les chats ont un baculum vestigial ou pas du tout, mais le baculum du morse peut mesurer jusqu’à 54 cm (21 pouces).