Голова у северного оленя хотя и пропорциональная, но несколько вытянутая. Относительно невысокая в мозговой области, она лишь слабо суживается к концу. Конец морды сплошь покрыт волосами (носовое зеркало отсутствует), довольно толстый, но не вздутый, верхняя губа не вздутая и над нижней не свешивается. Кожных выростов («серёг») под подбородком нет. Уши относительно короткие, более или менее округлые. Глаза небольшие. Холка у северного оленя слегка приподнята, но не образует «горба» и на уровне крупа, спина прямая, зад прямой или слегка покатый.

Хвост длиной 11–21 см, уши — 13–18 см. Самки (важенки) несколько мельче самцов. Длина тела особей в разных популяциях в среднем: самцов 184—210 (до 226) см, самок 166—199 см; высота в холке 114–141 см и 102–119 см, масса тела 74–194 кг и 71–123 кг, соответственно.

Рога имеются у самцов и у самок (единственный случай в семействе). Рога большие и сложные с длинным главным стволом (до 150 сантиметров у самцов), с дугообразным изгибом. Размах рогов у самок достигает 120 сантиметров. На конце рога небольшая плоская вертикальная лопата с короткими отростками. Надглазничные отростки с лопатообразными расширениями. Рога обычно несимметричны.

Рога северного оленя бывают относительно больше, чем у других оленей. Однако ствол и отростки тонкие, вследствие чего масса рогов не превышает 11–12 килограммов. Часто они невелики и слабы, не имеют характерного изгиба и представляют собой почти прямой или слабоизогнутый ствол с небольшим числом отростков, направленный вверх и назад. У домашних оленей рога часто достигают очень больших размеров. Рога очень разнообразны по длине ствола, его изгибу, количеству и величине отростков, степени и числу лопатообразных расширений.

У самок рога того же типа, что и у самцов, однако меньше и легче. Встречаются безрогие (комолые) важенки. На Алтае и в Саянах процент комолых самок выше и достигает 25—33.

Взрослые самцы сбрасывают рога в ноябре–декабре по окончании периода спаривания, молодые животные — в апреле–мае, самки — в мае–июне после отёла. Таким образом, зимой самки и молодняк имеют рога, а взрослые самцы становятся безрогими. Это помогает важенкам зимой ограждать выкопанный в снегу ягель от более сильных, но безрогих самцов. Отрастать рога у самцов начинают в апреле, у самок — вскоре после сбрасывания старых. Очищаются рога от кожи в конце августа—сентябре (у молодых до октября).

Волосяной покров типичный для оленей, причем все характерные черты его выражены ярче, чем у других наших видов, даже чем у лося. Зимний мех весьма длинный, и остевые волосы на боках имеют длину около 50 мм, на спине достигают 90 мм, на крестце 100 мм. На шее волосы удлинены ещё больше и образуют густую и длинную гриву, волосы которой по низу шеи имеют длину 300 мм. Густая оброслость шеи и большой подвес по низу придают ей вид очень толстый и массивный — почти столь же толстый, как туловище.