虎頭海雕體長90-100釐米，翼展203-250釐米，體重在5-10千克之間。因頭部為暗褐色，且有灰褐色的縱紋，看似虎斑，因而得名。體型碩大，特徵為有一黃色的特大鳥喙。
虎頭海雕是「海雕屬」中最大型的成員，也是最大的猛禽之一。
它的體羽主要為暗褐色，虹膜、嘴、腳均為黃色，爪黑色。前額、肩部、腰部、尾上覆羽和尾下覆羽以及呈楔形的尾羽全部為白色。
虎頭海雕飛行緩慢，常在空中滑翔、盤旋或者長時間地站在巖石岸邊，喬木樹枝上或者岸邊的沙丘上。
冬季成群活動。是海灣上空中最大型的猛禽，時常滑翔、盤旋於天際，行動極為機警。目光機警，隨時注意獵物的動向，行動敏捷，往往一擊即中。
虎頭海雕在捕食時，會在水面6-7米處盤旋，或在淺水處等待。
主要的食物是魚，尤其是鮭魚和鱒魚，除了魚類外，它們亦有時會捕獵一些鳥類和哺乳動物，它們也會捕獵年輕的海豹。
不象漁雕、鶚等那樣食性比較專一，也吃野鴨、大雁、天鵝等大中型鳥類和野免、鼠類、狐等中小型哺乳類，以及甲殼類動物、幼海豹和魚、海獸等動物的屍體等。
虎頭海雕主要棲息於海岸及河谷地帶，有時也沿著河流進入到離海較遠的內陸地區。
虎頭海雕的求偶季節為2月到3月間，是標準的一夫一妻制，每年繁殖一次，野外虎頭海雕的壽命為20-25年。
虎頭海雕屬於易受害種，分布區狹窄，種群數量稀少並仍在下降，主要原因為環境汙染導致渤海魚類死亡。估計在全世界僅有6000-7000隻，在中國更為少見。