C'est le plus grand goéland du monde, long de 61 à 74 cm pour 1,44 à 1,66 m d'envergure ; son poids compris entre 1,4 et 2,3 kg. Il est reconnaissable à son dos noir, à ses pattes couleur chair et à son bec massif. Il est plus grand que le goéland argenté (Larus argentatus) ; seuls quelques autres goélands, dont le goéland ichthyaète (Ichthyaetus ichthyaetus) et le goéland bourgmestre (Larus hyperboreus), s'approchent de sa taille.
La durée de vie du goéland marin est estimée à 23 ans, et certains individus ont atteint l'âge de 35 ans.
On peut trouver cette espèce se reproduisant dans les zones côtières de l'extrême nord-ouest de la Russie, à travers une grande partie de la Scandinavie côtière, sur les côtes de la mer Baltique, jusqu'aux côtes du nord-ouest de la France, du Royaume-Uni et de l'Irlande. Dans la partie nord de l'Atlantique, cette mouette est répartie en Islande, dans les îles Féroé, dans le sud du Groenland et sur les côtes atlantiques du Canada et des États-Unis. Bien qu'elle ne soit autrefois qu'un visiteur non reproducteur au sud du Canada en Amérique du Nord, l'espèce s'est étendue pour inclure plusieurs colonies dans les États de la Nouvelle-Angleterre et se reproduit maintenant jusqu'en Caroline du Nord. Les individus se reproduisant dans des environnements plus rudes migrent vers le sud, hivernant sur les côtes septentrionales de l'Europe, de la mer Baltique au sud du Portugal, et régulièrement jusqu'aux côtes de la Floride en Amérique du Nord. Pendant l'hiver en mer Baltique, l'oiseau reste généralement près de la limite des glaces. Au nord des îles Åland, la mer gèle souvent de la Suède à la Finlande, et l'oiseau migre alors vers les eaux libres. Exceptionnellement, l'espèce peut aller aussi loin au sud que les Caraïbes et au large des côtes du nord de l'Amérique du Sud.
Le goéland marin fréquente divers habitats côtiers, notamment les côtes rocheuses et sablonneuses et les estuaires, ainsi que les habitats humides intérieurs, tels que les lacs, les étangs, les rivières, les champs humides et les landes. On les trouve généralement à proximité de grands plans d'eau, mais aussi à l'intérieur des terres. Aujourd'hui, on la trouve fréquemment dans les décharges, aussi bien le long des côtes que relativement loin à l'intérieur des terres. L'espèce fait également un usage intensif des boues de dragage qui, dans l'État du New Jersey, constituent ses sites de nidification les plus fréquents. Elle se reproduit généralement dans des zones exemptes de prédateurs terrestres ou largement inaccessibles à ceux-ci, comme les îles végétalisées, les dunes de sable, les cheminées à sommet plat, les toits de bâtiments et parfois parmi les buissons sur les îles des marais salants. Pendant l'hiver, le goéland marin se rend souvent loin en mer pour se nourrir.
Le goéland marin est un oiseau diurne, au comportement grégaire, qui supporte facilement les autres goélands quand l'alimentation est importante, comme dans les estuaires, les ports ou les décharges publiques par exemple.
Paradoxalement, le goéland marin est plus à l'aise sur terre que dans l'eau où il est capable de courir pour s'accaparer de la nourriture. En vol, ses puissants battements d'ailes lui permettent de se déplacer à une vitesse moyenne de 40 km/h. Il est également adepte du vol plané. Il lui arrive de pratiquer le vol sur place en haut d'une faille rocheuse, face au vent, tout comme le goéland argenté et le goéland brun, ce qui lui permet de surveiller son nid ou de rechercher de la nourriture.
Le cri du goéland marin est plus grave que celui des autres grands goélands, un haô-haô ou aouk rauque et sonore caractéristique.
Entre juillet et novembre, les mouvements migratoires sont très variés. Les populations les plus nordiques migrent jusqu'en Bretagne ou dans l'estuaire de la Loire, voire jusqu'aux côtes espagnoles. Larus marinus est donc observable sur la façade atlantique durant l'hiver. Les populations des côtes françaises, quant à elles, restent pratiquement sur place, notamment dans les îles du Finistère (Ouessant, Archipel de Molène et Glénan). La migration sud-nord s'effectue en mars avril où les populations regagnent leur zone de nidification originelle. Néanmoins, le goéland marin est relativement sédentaire, car il passe son existence dans un rayon de 100 km autour de son lieu de naissance.
Le goéland marin est un prédateur opportuniste omnivore et un charognard. Son régime alimentaire se compose de poissons, oiseaux, petits mammifères, mollusques, insectes, œufs, baies, charognes. Les aliments les plus durs, tels que des mollusques et des œufs, sont lâchés sur des surfaces dures pour les ouvrir.
