Коренастая утка с большой головой и довольно короткой шеей. Длина — 42–50 см, размах крыльев — 65–80 см, масса самцов — 750–1245 г, масса самок — 500–1182 г. Темя немного выпуклое и заострённое, из-за чего форма головы приобретает очертания треугольника. Клюв короткий и высокий в основании, с узким ноготком. У самца в брачном наряде голова чёрная с зелёным металлическим отливом, под глазом в основании клюва круглое белое пятно. Радужина жёлтая, клюв чёрный. Грудь, брюхо и бока ярко-белые, на плечах диагональная чёрно-белая косица. Большая часть спины и хвост чёрные. Крылья чёрно-бурые, за исключением большого белого «зеркала» на второстепенных маховых; испод крыла тёмный. Ноги оранжевые с тёмными перепонками, включая перепонку на заднем пальце.

Самка выглядит менее контрастной, с преобладанием буровато-серых оттенков. Голова тёмно-коричневая с узким белым ошейником. Радужина бледно-жёлтая или белая, клюв тёмно-серый, обычно с оранжевой или жёлтой перевязью у вершины. Верхняя часть туловища дымчато-серая, нижняя белая. Верх крыла тёмно-аспидный, с аналогичным белым зеркалом, как у самца. Кроме того, поверх зеркала на кроющих имеются ещё две белых полосы. Ноги более блеклые по сравнению с самцов — скорее жёлтые, чем оранжевые. В летнем наряде самец становится больше похожим на самку, однако сохраняет свой рисунок крыла с одним, а не тремя, светлым пятном. Молодые птицы почти не отличаются от взрослой самки, но имеют буроватую радужную оболочку глаза.

Во время брачных демонстраций самец издаёт пронзительный скрежет «би-бииззз, сюрприиззз», обычно сопровождаемый низким сухим дребезжанием и похожий на писк зайца. Самка отвечает скрипучим «беррр-беррр», часто на лету — похожие звуки издают чернети. Кроме голоса, гоголя можно на слух определить по высоким звенящим свистам хлопающих крыльев самца в полёте. Свистящее хлопанье характерно для многих уток, но только у гоголя звук такой звонкий и чистый.

Гнездовой биотоп — достаточно большие лесные озёра, тихие таёжные реки с древесной растительностью по берегам. Сама птица способна нырять до 10 м, однако обычно не встречается на водоёмах с глубиной более 4 м, где она обычно концентрируется в небольших бухтах с обширными пространствами открытой воды. Зимой держится на море, обычно в мелководных заливах, лагунах вблизи от каменистого берега и выходов сточных вод, в эстуариях крупных рек, на юге ареала на крупных внутренних водоёмах с незамерзающей водой.