La marmota gris pesa de 4 a 6.5 kg y algunos individuos alcanzan cerca de 8 kg antes de la hibernación.^[3]​ El tamaño del cuerpo varía según la época del año (si es antes o después de la hibernación) y con la latitud y la elevación.^[4]​ En general, el tamaño del cuerpo aumenta a mayor latitud y elevación y disminuye a menor latitud y elevación Las marmotas grises pueden perder hasta el 30% de la masa corporal durante la hibernación estacional prolongada.^[4]​^[5]​ Son pequeños y robustos con miembros musculosos y colas cortas. La longitud total del cuerpo varía de aproximadamente 60 a 80 cm, que incluye la cola de 13 a 15 cm de largo. Los pies delanteros tienen 4 dedos y garras fuertes para excavar, mientras que los pies posteriores tienen 5 dedos.^[5]​^[3]​ El pelaje del dorso es de color beige a canela con pelos de color marrón a negro o puntas de cabello mezcladas en todo el pelo, dándole un aspecto gris al pelaje. El lado ventral es un marrón más anaranjado rojizo. La longitud de la cola es similar a la del cuerpo, pero tiene una punta de color marrón oscuro a negro. Las orejas son pequeñas y redondas y de color claro. La cara es de color marrón oscuro en las mejillas con un marrón amarillento más claro alrededor de la boca.^[3]​^[5]​ El albinismo se da en esta especie.^[4]​ Las marmotas grises no son conocidas por exhibir dimorfismo sexual (diferencias entre machos y hembras), pero en la mayoría de las especies de marmotas los machos adultos son más grandes que las hembras adultas.^[3]​^[6]​^[7]​ Las marmotas grises también tienen glándulas de la mejilla y glándulas anales.^[4]​^[7]​