북극여우는 계절에 따라 털갈이로 털 색을 바꾸는 유일한 개과 동물로, 여름에는 머리, 등, 꼬리와 다리는 갈색, 옆구리와 배는 밝은 베이지색 털로 털갈이를 한다. 이 변화는 7~8월에 가장 두드러지며 겨울털에 비해 비교적으로 짧은 여름털은 툰드라에서 완벽한 보호색을 제공한다. 북극여우의 앞발은 북극토끼의 발과 같이 빽빽한 털이 나있기 때문이다. 외관은 전형적인 여우처럼 보이나, 머리와 주둥이의 형태는 붉은여우보다 뭉툭하다. 몸길이의 신뢰할 만한 평균적 수치는 산출되지 않았지만, 대략 35cm 길이의 꼬리를 포함하여 65cm에서 90cm 사이의 몸길이를 지녔다. 어깨높이는 30cm, 몸무게는 5kg 안팎이다. 암컷은 수컷보다 약간 더 작다. 여름털은 모든 북극여우들이 동일하지만 겨울털은 하얀털을 가진 개체와 푸른색을 가진 개체로 나뉘며, 각각의 차이에 따라 "하얀여우"와 "푸른여우"라 불린다. 하얀여우는 겨우내 순수한 하얀털을 지니는 반면, 푸른여우는 밝은 회색에서 어두운 푸른색, 심지어 검은색까지 어두운 색의 털을 지닌다. 털색은 유전되며, 지역적으로도 차이가 난다. 캐나다의 누나부트지역과 노스웨스트지역에서는 하얀여우가 압도적으로 많이 서식하며 푸른여우의 개체수는 내륙에서 전체 북극여우의 1퍼센트 안 밖, 해안지역 및 극지 섬에서 5퍼센트만을 차지한다. 반면 알류산 열도와 프리빌로프 제도에서는 푸른여우가 많이 분포하고 있다. 남부 그린란드에서는 하얀여우와 푸른여우의 서식비율이 비슷하다. 일반적으로 푸른털 유전자가 우성인자임이 밝혀졌지만, 하얀여우는 더 나은 보호색 덕분에 자연선택에서 보존되었다.
비교적 짧은 주둥이, 굉장히 작은 귀 그리고 짧은 다리는 알렌의 법칙의 한 예이며 방한용의 빽빽한 솜털은 극한의 극지환경에서 1년내내 살기위한 북극여우 본질적인 특성을 보여준다. 하얀 겨울털은 원래 길이보다 더 풍성하게 보인다. 전체의 70퍼센트를 차지하는 솜털로 북극여우는 탁월한 보온효과를 얻는다. 실험을 통하여 북극여우는 섭씨 영하 80도에서도 생존할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 영하 50도 이하의 추위, 나무 한 그루 없는 북극의 언 땅에서 살아가는 북극여우. 다른 여우의 털보다도 방열 기능이 뛰어나고, 기온이 내려가면 털이 두 배 빨리 성장해 추위를 견딜 수 있다고 하는데요. 게다가 하얀 눈밭에서 북극여우의 흰 털은 효과적인 위장복 역할도 합니다. 그런데 북극 여우의 털 색깔이 여름에는 달라진다는 사실 아셨나요? 이 흰 털이 사계절 내내 유지되는 게 아니라 여름에는 짙은 회갈색으로 변하는데요. 이는 툰드라 지역의 바위와 식물 색깔에 따라 변하는 것으로 역시 위장하기 위해서라고 합니다. 북극여우의 위장술은 설치류, 새, 물고기 사냥에 도움이 된다고 해요. 물론 먹기가 드문 겨울엔 북극곰을 따라다니며 남은 음식찌꺼기를 먹기도 하지만요. 그런데 지구온난화로 북극의 눈이 녹기 시작하면서 녀석들의 ‘흰 털 위장복’이 더는 위력을 발휘하지 못하고 있다고 합니다. 이 때문에 현재 북극여우는 세계자연보전연맹(IUCN) 관심대상종으로 분류돼 있어요.
