A leopárdfóka tekintélyes méretekkel rendelkezik: hossza 2–3,5 méter között változik (átlagosan 240–340 centiméter), testtömege meghaladhatja a fél tonnát (átlagosan 240-591 kilogramm). A tehenek némileg nagyobbra nőnek a bikáknál.

A fajt a vízi állatokra jellemző színezetű szőrzet borítja: háta sötétszürkés, az oldalán és a hasán viszont világosabb. Testét helyenként foltok tarkíthatják. Testfelépítése áramvonalas, háta erősen ívelt, ami gyors úszást tesz lehetővé. Mellső úszói szokatlanul nagyok és erőteljesek, és ellentétben a többi fókával, elsősorban ezek párhuzamos evezésével hajtja magát előre.

A leopárdfóka legsajátosabb testrésze a rövid, masszív nyakon ülő feje, amely inkább egy hüllőre, mintsem egy fókára emlékeztet: feje ugyanis szokatlanul robusztus és nagy, állkapcsa pedig kifejezetten erős, benne jól látható erős és hatékony tépőfogazata. Speciális zápfogai legközelebbi rokonához, a rákászfókához hasonlóan a krill kiszűrésére alkalmasak.