Pingwiny cesarskie to najbardziej popularne ze wszystkich pingwinów, mają niezwykle charakterystyczny wygląd, którego nie da się pomylić z niczym innym. Przede wszystkim ich upierzenie przypomina frak - na grzbiecie i górnych częściach płetw jest zupełnie czarne, zaś po drugiej stronie - zupełnie białe. To pozwala im chronić się przed drapieżnikami - gdy pływają w wodzie, to nie są dobrze widoczne z góry, bo czarny grzbiet zlewa się z ciemnym dnem. Nie są też widoczne z dołu, bo jasny brzuch zlewa się z jasną taflą wody. Pingwiny te na głowie, po bokach szyi, mają żółtopomarańczowe plamy, które pozwalają im się nawzajem rozpoznać. Pingwiny cesarskie mają bardzo krótkie i twarde pióra, które chronią je przed zimnem i wiatrem. Ich skrzydła są bardzo zredukowane, wyglądają w zasadzie jak długie płetwy. Pingwiny, oczywiście, od dawna nie posiadają zdolności latania. Skrzydła służą do pływania. Pingwiny mają bardzo krótkie tylne kończyny zakończone dużymi, silnymi łapami wyposażonymi w długie i grube pazury, które pozwalają dobrze utrzymywać się na lodzie i na śniegu. Ich ciasne rozstawienie sprawia, że pingwiny chodząc bardzo wyraźnie kołyszą się na boki.