El apelativo de “tigre” se debe a que, como el gran felino asiático, este tiburón presenta una serie de rayas oscuras transversales en el dorso y costados que tienden a difuminarse con la edad. Su piel varía del azul al verde azulado lo que supone un gran camuflaje ya que este tiburón suele cazar atacando a su presa desde abajo pasando desapercibido en la profundidad. En la zona ventral y cara es de color blanco. El morro es chato y la cabeza, bastante aplastada, presenta una forma casi rectangular, donde destaca una boca parabólica de gran tamaño que se encuentra rodeada por unos pliegues labiales muy desarrollados. Los ojos son grandes y circulares y los orificios nasales alargados y muy adelantados, dispuestos casi en posición frontal. Los dientes son grandes, afilados y muy puntiagudos, provistos de bordes fuertemente aserrados, salvo en la parte interna de la punta. Esta peculiar morfología les hace perfectamente capaces de romper huesos de grandes animales y caparazones de tortugas. En caso de perderse alguno de los dientes durante el ataque, otro crece para ocupar su lugar.
El cuerpo es bastante corpulento, pero se adelgaza de forma acusada según se acerca a la aleta caudal. El peso máximo comprobado ha sido de 1524 kg, correspondiente a un ejemplar capturado en Nueva Gales del Sur, Australia, en 1954, que medía 5,5 m. La aleta dorsal, larga y puntiaguda, está muy desarrollada; las aletas delanteras son anchas y en forma de hoz, y la caudal presenta un lóbulo superior de mayor tamaño que el inferior. Las otras cuatro aletas posteriores (una dorsal y otras tres ventrales) son bastante pequeñas. La aleta anal tiene forma aparente de quilla.
La piel del tiburón tigre suele variar entre el azul y el verde claro, con el vientre blanco o amarillo claro. La ventaja para este tiburón de esto es que cuando está cazando a su presa, cuando ésta mire al tiburón desde arriba, el tiburón se camuflará, ya que el agua de debajo es más oscura. Cuando la presa está debajo del tiburón y mira hacia arriba, el vientre claro también camuflará al tiburón con la luz del sol. Esto se conoce como contra-sombra. Las manchas y rayas oscuras son más visibles en los tiburones jóvenes y van desapareciendo a medida que el tiburón madura.
Poseen pequeñas fosas en el hocico que albergan electrorreceptores denominados ampollas de Lorenzini, que les permiten detectar campos eléctricos, incluidos los débiles impulsos eléctricos generados por las presas, lo que les ayuda a cazar.
Los tiburones tigre también tienen un órgano sensorial denominado línea lateral que se extiende por los flancos a lo largo de la mayor parte de sus costados. La función principal de esta estructura es detectar pequeñas vibraciones en el agua. Estas adaptaciones permiten al tiburón tigre cazar en la oscuridad y detectar presas ocultas.
Los tiburones no tienen párpados superiores ni inferiores móviles, pero el tiburón tigre, junto con otros tiburones, tiene una membrana nictitante, un párpado transparente que puede cubrir el ojo. Una capa reflectante detrás de la retina del tiburón tigre, llamada tapetum lucidum, permite a las células sensoras de luz una segunda oportunidad de capturar fotones de luz visible. Esto mejora la visión en condiciones de poca luz.
Como muchos de los grandes tiburones, la especie es ovovivípara, pudiendo nacer entre 30 y 50 crías (máxima comprobada de 82) de 60-75 centímetros por parto. El crecimiento es lento y la madurez no llega hasta los 4-6 años, cuando los machos alcanzan 2,20 metros y las hembras 2,60. El ejemplar más viejo conocido tenía 50 años.
Aunque los tiburones rara vez muerden a los humanos, se informa que el tiburón tigre es responsable de una gran parte de los incidentes fatales de mordeduras de tiburones y se considera una de las especies de tiburones más peligrosas. A menudo visitan arrecifes poco profundos, puertos y canales, creando la posibilidad de encontrarse con humanos.
La especie se encuentra principalmente en aguas tropicales y subtropicales. En América se le encuentra en la costa del Pacífico desde el sur de California al norte de Chile (incluidas varias islas como las Revillagigedo y las Galápagos), y en el Atlántico, desde el Río de la Plata hasta Nueva Inglaterra, siendo particularmente abundante en el mar Caribe. El tiburón tigre también habita en las desembocaduras de los ríos y otras aguas ricas en escorrentías.
El tiburón tigre es capturado por pesquerías comerciales, recreativas y artesanales como especie objetivo o captura accidental. Sin embargo, todavía se desconocen en gran medida los registros de capturas de tiburón tigre por parte de muchas pesquerías en todo el mundo.