Tučňáci císařští jsou nejvyšší a nejtěžší ze všech tučňáků. Samci a samice nejsou velikostně ani barevně rozdílní, samci jen více váží.

Dosahují kolem stodvaceti centimetrů a od dvaadvaceti do pětačtyřiceti kilogramů, jsou černí na hřbetě a hlavě, bílí na břiše a žlutí okolo uší. Vrchní část zobáku je černá, spodní růžová nebo oranžová. Mládě pak mívá peří šedivé a hlavu černou s bílou maskou a po vylíhnutí váží něco přes tři sta gramů.

Od listopadu do února tito tučňáci blednou do hněda a v lednu či únoru vyměňují během čtyřiatřiceti dní peří, přičemž staré opadává až když naroste nové.
Tito tučňáci neumí létat, křídla jsou tuhá a zploštěná v ploutve a tělo má ideální tvar pro plavání, a tak tito tučňáci loví hlavně ryby, korýše a hlavonožce. Potápět se dovedou i do hloubky přes pět set metrů a zůstat tam mohou až osmnáct minut, přičemž ponořeni zpomalují své životní funkce a dočasně přestávají pracovat jejich méně důležité orgány, čímž se šetří kyslík v těle.

Výdrž však mají nejen co se potápění týká. Běžnou tělesnou teplotu, devětatřicet stupňů, udržují beze změn metabolismu od mínus deseti do plus dvaceti stupňů, se změnami metabolismu až v rozmezí od mínus sedmačtyřiceti do osmatřiceti stupňů. Je tomu tak díky až tři centimetry silné škáře pod pokožkou a dobře izolujícímu peří, jež je svaly vzpřímitelné a zadržující rovněž izolující vrstvu vzduchu. V chladu zrychlují svůj metabolismus chůzí, plaváním, třesem a vyšším spalováním tuku, v horku naopak zvedají křídla a nechají se před přehřátím chránit proudícím vzduchem. Navíc se k sobě v zimě jako společenští tvorové choulí v desítkách až stovkách jedinců, opírají se o sebe a přemísťují vně a uvnitř skupiny, čímž se chrání před mrazem.

Jedná se o jediný druh tučňáků, kteří se rozmnožují během antarktické zimy. K rozmnožování dochází na krách maximálně osmnáct kilometrů od pobřeží. Námluvy probíhají v březnu nebo dubnu, a to tak, že samec vydávaje specifický zvuk prochází kolonií, než se mu podaří najít si družku, s níž se posléze spáří. Samice snáší v květnu nebo začátkem června jedno hruškovité vejce a zatímco ho samec zahřívá, ona loví potravu v moři. Pokud jim tedy vejce při předávání neupadne na zem, po čemž mládě vevnitř rychle umírá, protože nevydrží chlad ledu. Po vylíhnutí, které trvá až tři dny, se pak o mládě starají oba rodiče v kolonii, přesto však pouze každé páté mládě přežije první rok života, a to nejen proto, že zemře-li jeden z rodičů, musí druhý mládě opustit a vydat se na lov do moře.

Do padesáti dnů po vylíhnutí tvoří mláďata až tisícihlavé skupiny, v nichž se navzájem ohřívají, a rodiče pro ně zatím loví v moři potravu. V listopadu pak mláďatům začne růst peří, což je ukončeno řádově za dva měsíce. V této době je rodiče přestávají krmit a v prosinci či lednu zamíří všichni k moři.
Tučňáci císařští dospívají asi ve třech letech a ve čtyřech až šesti se začínají rozmnožovat. V jednom roce jsou si páry věrné, ovšem jen asi každý šestý pár spolu vydrží několik let.

Nepřáteli tučňáků jsou v moři tuleň leopardí a kosatka dravá, na souši pak buřňák obrovský nebo chaluha antarktická.