Внешний облик пингвинов очень характерен, их невозможно спутать с другими птицами. Обтекаемое тело, мощная жировая прослойка, сплошной перьевой покров — черты высокой адаптации к низкотемпературной водной среде. Стволы перьев уплощены и расширены, бородки второго порядка не несут крючочков, поэтому опахала не сцеплены, тем не менее перо водонепроницаемо, поскольку черепицеобразная поверхность перьев покрыта жировым секретом хорошо развитой (и тоже оперенной) копчиковой железы. Теплоизоляционные свойства пера усиливаются добавочным мягким пуховым стержнем. Во время линьки птицы должны находиться на суше; она протекает в очень сжатые сроки (10–20 дней), одновременно охватывая большие участки тела. При этом новые перья как бы выталкивают старые.

Окраска оперения стандартна и маскирует пингвина в водной среде: темный верх, белый низ позволяют дольше оставаться не замеченным добычей. Однообразие окраски оживляется украшающими перьями, цветными пятнами, узорами из полос на голове и шее в сочетании с ярким клювом или радужиной. Эти маркеры играют значительную роль при внутри- и межвидовом общении. Хрусталик глаза, имеющий необычную квадратную или ромбовидную форму, способен аккомодироваться как в водной, так и в воздушной среде. Пингвины неплохо видят при слабом освещении. Из других органов чувств у них хорошо развит слух, а возможно, и обоняние.

Из-за укороченных и отнесенных назад конечностей пингвины держатся на суше вертикально, опираясь на жесткие перья хвоста, при ходьбе неуклюже семенят, некоторые мелкие виды могут неплохо прыгать, лазать по скалам. Двигаясь по ровному льду или мокрому песку, иногда ложатся на брюхо и скользят, отталкиваясь ногами и ластами. В воде пингвины обычно развивают скорость 10–14 км/час, когда очень торопятся — до 40 км/час; при опасности выпрыгивают из воды на берег или лед на 1,5–2 м в высоту. Под водой крупные виды могут находиться свыше 18 минут (мелкие — 2–8 минут), ныряя при этом на глубину до 260 м.

У пингвинов гибкая шея и сильный клюв, их язык и нёбо покрыты направленными назад длинными ороговевшими сосочками, позволяющими удерживать скользкую подвижную добычу либо выполняющими роль «сита» при питании планктоном. Как и у многих других водных птиц, развита стрептогнатия — способность «распяливать» ветви нижней челюсти при заглатывании крупной добычи или при процеживании воды в поисках мелкого рассеянного корма. Этот механизм, совместно с действиями подъязычного аппарата, превращает ротовую полость пингвина в своеобразный «насос». Строение клюва указывает на состав корма: формы с узким длинным клювом специализируются в охоте на крупную быстроходную добычу — рыбу, кальмаров; короткоклювые виды с вместительной ротовой полостью питаются эвфаузиевыми рачками (крилем), креветками и моллюсками. Пищевод пингвинов очень растяжим, железистый желудок объемист, мускульный — небольшой, но толстостенный, кишечник длинный, слепые кишки слабо развиты. Пингвины без вреда для себя пьют морскую воду, избыток солей концентрируется в надорбитальных солевых железах и выводится через ноздри.

Пингвины ведут строго колониальный образ жизни; в колониях от десятков до нескольких сотен тысяч пар. Лишь у великолепного, или желтоглазого, пингвина (Megadyptes antipodes) отмечено гнездование отдельными парами. Обычно крупные колонии «разбиты» на более мелкие подколонии. Нередко расстояние между соседними гнездами составляет всего полметра. Местоположение колоний относительно постоянно, число птиц в них меняется по годам, временные поселения встречаются редко. Иногда гнездовые колонии располагаются довольно далеко от береговой линии, и птицам приходится каждый день преодолевать пешком до километра по пересеченной местности. По окончании сезона размножения колония пустеет, однако птицы могут образовывать внегнездовые скопления в других местах. Ряд видов гнездится неежегодно.

Пингвины моногамны, образуют пары на всю жизнь. Половой диформизм в окраске и размерах не выражен, но партнеры отыскивают друг друга в толчее колонии по голосу и неуловимым индивидуальным признакам. Голоса пингвинов громкие, грубые, напоминающие рокот, гогот, карканье и даже крик осла. Во время вокальных упражнений пингвины «кивают», то опуская, то запрокидывая голову вверх, расставляют крылья в стороны.

Большинство видов приступает к размножению весной и летом. Откладке яиц предшествует церемония ухаживания с ритуальными позами, движениями, «пением» дуэтом. Некоторые виды устраивают из камешков примитивные гнезда, другие выкапывают норы, гнездятся в трещинах скал, под валунами или открыто — в углублениях почвы. В кладке, как правило, 2 крупных беловатых яйца. В яичном белке находится вещество со свойствами антифриза, препятствующее его свертыванию при воздействии низких температур. По этой же причине пингвиньи яйца практически невозможно сварить вкрутую. Насиживание длится от 30 дней (мелкие виды) до 64 (крупные виды). Насиживают и выкармливают птенцов оба партнера.

Птенцы у них полувыводкового типа, вылупляются слепыми, покрытыми коротким эмбриональным пухом, затем сменяют его на второй пуховой наряд; прозревают к концу второй недели жизни. Температура тела у птенцов выше, чем у взрослых птиц. До трехнедельного возраста с птенцами постоянно держится один из родителей, тогда как другой в это время охотится в море. Смена родителей происходит один или несколько раз в сутки, у ряда видов — раз в несколько дней. С увеличением потребности птенцов в корме оба родителя целый день проводят, добывая пищу в море и лишь изредка возвращаясь их кормить.

В это время птенцы начинают объединяться в подростковые группы — «детские сады», находящиеся под постоянной опекой нескольких взрослых птиц, как правило, потерявших кладки или не приступавших к размножению в данном сезоне. Объединение в «детские сады» помогает противостоять как погодным условиям, так и пернатым хищникам, от которых гибнет до четверти птенцов. В колониях, где взрослые птицы численно превосходят молодых, «детские сады» обычно не образуются.

На обильном корме из полупереваренной рыбы, кальмаров и рачков, отрыгиваемом родителями, пингвинята быстро растут и к 3–6 месяцам почти достигают размеров взрослых птиц. К этому времени у них формируется первый перьевой наряд (более тусклой окраски, чем у взрослых), и они приобретают способность плавать. Сразу же после линьки птенцы вместе со взрослыми покидают колонию и начинают вести кочевую жизнь в море. Половой зрелости достигают на 3–7-й год, живут пингвины 7–20 лет. Во время кочевок порой удаляются от мест гнездования на 800–1000 км.

Естественные враги пингвинов в море — некоторые ластоногие (морские котики, морские львы, морские леопарды), а также косатки и акулы. В гнездовых колониях опасность для птенцов и кладок представляют поморники, белые ржанки, гигантские буревестники. В некоторых районах Южной Америки и Южной Африки определенную угрозу пингвинам могут представлять и наземные хищники — лисицы, шакалы, гиены, даже львы. Погодные условия также играют существенную роль в выживании птенцов. Нередко смертность от совокупного действия голода, холода и хищников достигает 70 % от числа вылупившихся птенцов.

Самый крупный из ныне живущих — императорский пингвин — достигает роста 117 см и весит до 46 кг, королевский пингвин занимает второе место по своим размерам: в среднем его рост составляет порядка метра, а вес достигает 10 кг. Самый мелкий (малый пингвин) весит всего 1 кг при росте 30–45 см.

Установив фотокамеры на спинах императорских пингвинов, японские биологи выяснили, что те могут погружаться на полтора километра. Непонятно, что они там делают, ведь солнечные лучи проникают лишь на несколько десятков метров в глубь океана.