La baleine à bosse fait partie de l’ordre Cetacea et de la famille des Balaenopteridae (baleines à fanons).
Sa coloration dans l’ensemble est noire ou gris foncé, le dessous et les nageoires peuvent avoir différents degrés de blanc. Le corps de la baleine à bosse est robuste. Ses nageoires mesurent jusqu’à un tiers de la longueur totale du corps avec une série de 4 à 6 bosses. L’évent peut sembler touffu. Sa nageoire dorsale est petite et continue à être visible quand l'animal fait le dos rond pour amorcer une plongée, mais disparaît avant que la nageoire caudale émerge. La tête se compose d’une arête médiane unique. La partie antérieure a de nombreuses bosses et chaque bosse a un seul follicule sensoriel. Cette espèce possède 270 à 400 plaques de fanons souples et robustes de chaque côté de la gueule, de 14 à 35 plaques ventrales qui remontent au nombril ou plus loin. Les adultes vont de 11 à 16 m de longueur tandis que les nouveau-nés sont de 4,5 à 5m de long. Les adultes peuvent peser jusqu’à 40 tonnes.
La baleine à bosse est une espèce océanique. Elle migre entre les aires de nidification et de nurserie dans les eaux tropicales, généralement près des côtes, des îles ou des eaux plus froides productives des zones tempérées et des hautes latitudes. Les baleines à bosse entrent rarement dans la mer Méditerranée et sont considérées comme des visiteurs. Ces espèces migrent dans les tropiques de façon saisonnière qui sont ses zones de reproduction, jusqu’à ses aires d’alimentation dans les régions polaires et subpolaires dans les deux hémisphères.
Dans l’hémisphère Sud, les baleines à bosse se nourrissent principalement dans l’Antarctique. Leur régime alimentaire se compose principalement de krill, de petits poissons, de saumon, de hareng et de maquereau. Les baleines à bosse sont solitaires ou peuvent être observées en groupes de deux ou trois. Des agrégations plus importantes se réunissent pendant les saisons d’alimentation et de reproduction. Elles utilisent des filets à bulles, des nuages de bulles et diverses autres techniques pour concentrer le krill ou d’autres bancs de poissons pour les capturer et les manger et peuvent aussi s’aider en groupes de 20 à 30 pour arriver à leur fin.
Ces baleines sont très acrobatiques, effectuant des virevoltes complètes qui amènent leurs corps entiers hors de l’eau. Elles se retournent également sur le dos avec les deux nageoires dans l’air. Les baleines s’engagent également dans un autre type de mouvement qui comprend l’élévation de la nageoire caudale hors de l’eau et la frappe à la surface de l’eau. Elles utilisent également les nageoires pour frapper l’eau. Ces mouvements peuvent être importants pour la communication entre eux pendant la chasse.
Les mâles rivalisent entre eux, en utilisant leurs chants complexes dans le cadre de la parade nuptiale. Les femelles portent un baleineau tous les deux à trois ans et la période de gestation est de douze mois. Les baleineaux naissent sur des aires d’hivernage dans les régions tropicales et subtropicales. Les jeunes sont sevrés au bout d’un an après avoir été nourris par leur mère. Il faut environ dix ans pour qu’un baleineau atteigne l’âge adulte.
Selon la liste rouge de l’UICN, cette espèce est qualifiée de « préoccupation mineure ». Elle a été précédemment répertoriée comme « vulnérable », mais il y a eu des augmentations de leur nombre dans les régions où des évaluations ont été effectuées bien qu’il y ait encore des inquiétudes sur le manque d’information pour certaines sous-populations. Les menaces pesant sur cette espèce comprennent le forage pétrolier et gazier, la pollution, les voies d’expédition et la pêche. Elles sont souvent empêtrées dans les engins de pêche qui peuvent être mortelles ou des accidents contre des navires. La pêche à grande échelle des baleines à bosse a cessé, mais dans certaines régions, la chasse à faible densité se produit encore.
Les baleines à bosse sont protégées par la CBI (Commission Baleinière Internationale) contre la chasse commerciale. Elles sont également présentes dans divers sanctuaires et sont énumérés à l’appendice 1 de la CITES et de la CMS (Convention sur la conservation des espèces migratrices)
Les mâles peuvent « chanter » des chansons complexes jusqu’à neuf gammes musicales pendant une trentaine de minutes, vraisemblablement pour attirer les femelles.
La queue d’une baleine à bosse est unique, semblable aux empreintes digitales et utilisée pour l’identification des individus.
Trois espèces de balanes sont couramment trouvées sur son corps. Le corps abrite également une espèce de poux, Cyamus boopis.
Les fanons sont faits d’une protéine semblable à celle des ongles humains.
Les plongées de la baleine à bosse peuvent durer jusqu’à 7 minutes.