Impossible de ne pas reconnaître cette espèce ! Au bout de son corps allongé, sa tête est large et aplatie, perpendiculaire avec le reste du corps et ayant la forme d’un « marteau ». Ses yeux et narines se trouvent aux extrémités de son museau plat. ll grand requin-marteau est ainsi facilement reconnaissable. Cette forme si peu commune lui permet de réaliser des virages serrés comme aucun autre requin.
Il se distingue des autres espèces de requins-marteaux avec sa grande taille et sa nageoire dorsale (= aileron) particulièrement développée, haute et pointue.
Son dos est gris alors que son ventre est blanc.
Sa nageoire caudale est hétérocerque, la partie supérieure de celle-ci étant plus longue que la partie inférieure.
Enfin, le grand requin-marteau possède de petites dents triangulaires et lisses.