Le Panda géant est depuis longtemps un favori du public, au moins en partie à cause du fait que l'espèce semble ressembler à un ours en peluche vivant. Le fait qu'il est habituellement représenté mangeant paisiblement du bambou, plutôt que chassant, ajoute aussi à son image d'innocence, en effet il passe près de 14 heures par jour à mastiquer du bambou, cela s'explique par sa faible capacité à digérer la cellulose de cette plante (sans cæcum, comme tout ursidé, il arrive à n'en digérer que 17 %). Il avale les pousses de bambou entières mais il ne garde que le cœur, la partie intérieure et rejette l'écorce. Son transit intestinal dure environ huit heures. Le panda est étroitement dépendant de son alimentation. Les pousses de bambou sont son aliment de base mais beaucoup de forêts de bambous sont désormais exploitées par l'homme ou ont été défrichées pour en faire des terres cultivables. C'est une des raisons de la forte régression de l'espèce.
En dépit d'être taxonomiquement un carnivore, son régime est principalement végétarien. En fait, son régime alimentaire est constitué presque entièrement de bambous, bien que, comme la plupart des animaux, des pandas aient été connus pour manger des œufs et des insectes.
Son régime alimentaire se compose à 95 % de végétaux (quasi uniquement de bambous : jusqu'à 20 kg par jour) et 5 % de viande (des carcasses abandonnées ou même un petit rongeur). Le panda possède six doigts dont un « faux pouce » opposable à ses cinq doigts. Il s'agit d'un os du poignet modifié (l'os sésamoïde). Ce faux pouce est essentiel pour que le panda géant puisse cueillir et tenir les tiges de bambou.
Le Panda géant est gros et massif ; il pèse de 80 à 125 kg avec une moyenne de 105,5 kg ; il mesure de 1,50 à 1,80 mètres de longueur, avec une moyenne de 1,65 mètres. Les femelles sont généralement plus petites et moins massives.
Le panda est noir et blanc. Son pelage épais le protège fort bien contre le froid.
Ses pattes comprennent six doigts.
Il a de puissantes dents, pour broyer les bambous. L'étude de sa formule dentaire a aidé à prouver qu'il s'agit bel et bien d'un ursidé. Il possède 42 dents.
Son ouïe et son odorat sont très fins : il se sert surtout de ces deux sens pour s'orienter et se repérer. Sa vue, en revanche, est plutôt médiocre : moins bonne que celle du chien ou de l'homme.
L'espérance de vie en captivité va de 26 à 30 ans, le record étant de 34 ans. La longévité dans la nature n'est pas connue.
Les pandas atteignent une maturité sexuelle entre 5 ans et demi et 6 ans. La durée de la gestation est d'environ 112 à 163 jours (137,50 jours en moyenne). La mère peut donner naissance à un ou deux petits, rarement trois, avec une moyenne de 1,7 petits par portée. Cependant, celle-ci ne s'occupe que d'un seul petit et les autres meurent rapidement, peut-être parce que l'énergie nécessaire pour élever les deux est trop élevée mais le débat n'est pas clos sur cette question. En captivité, pour éviter cette perte, des chercheurs américains font actuellement des études sur le fait d'alterner les petits, ainsi, la mère s'occupe des deux petits sans s'en rendre compte. À sa naissance, le petit pèse à peine entre 85 et 140 grammes (110 grammes en moyenne) et est élevé uniquement par sa mère. Après environ 46 semaines, le petit est totalement sevré et il peut se débrouiller seul à environ 18 mois. Les pandas géants sont solitaires. Ils vivent dans les montagnes de la Chine et de l'Himalaya.
Ayant une fécondité naturellement faible, ils ont aussi beaucoup de difficultés à se reproduire en captivité. Le mâle, avec sa nourriture à portée de main, prend l'habitude de ne pas faire d'efforts, même pour se reproduire… Des problèmes psychologiques renforcent ce phénomène. Au Centre de recherche sur la reproduction des pandas géants à Chengdu (Chine), seulement 10 % d'entre eux s'accouplent. Et seulement 30 % des femelles accouplées font des petits. Afin de sauvegarder cette espèce menacée, les zoos et les centres d'élevage ont souvent recours à l'insémination artificielle. Les premiers succès de cette technique ont été obtenus au zoo de Pékin dès 1978.