Keisaripingviinit ovat kooltaan kaikkein suurimpia pingviinejä. Ne ovat viidenneksi painavimpia lintuja kaikista linnuista, ja vain strutseista löytyy niitä painavampia. Lajin nimesi George Robert Gray vuonna 1844 Johann Reinhold Forsterin kunniaksi.
"Frakkipukuiset" pingviinit ovat lentokyvyttömiä, eteläisten merialueiden merilintuja, joiden siivet ovat muuttuneet evämäisiksi airoiksi. Maalla pingviinit liikkuvat pitkänomaisina, pystyasennossa astellen. Ne ovat sopeutuneet, paremmin kuin mitkään muut linnut, elämään vedessä.
Keisaripingviini muistuttaa suuresti lähisukulaistaan, kuningaspingviiniä, mutta sen selkäpuoli on tummempi. Pituutta on keskimäärin 120 cm, mutta sitä voi olla enimmillään 130 cm. Painoa on 20 - 40 kg, eli vaihtelu on suurta vuodenaikojen vaihtelun ja ravintotilanteenkin mukaan. Keisaripingviinillä on musta "takki", pää ja koivet - sekä kullankeltaiset, oranssivivahteiset alueet poskilla ja rinnassa.