Gråhägern är en stor och grov häger med lång s-formad hals, långa vingar och ben och lång dolkformad näbb. Dess längd är, med utsträckt hals, mellan 85 och 102 cm, vingspannet 155–175 cm och den väger upp till 1,4 kg. På ovansidan är den askgrå. Skuldrorna har förlängda ljusgrå fjädrar. Vingpennorna är gråsvarta, vingens framkant, huvudet och strupen vita. Hjässan och en lång nacktofs är svarta. Halsen är gråaktig, med svarta fläckar i rader längs framsidan. Bröstet har förlängda vita fjädrar och buken är vit. Näbben, benen och även ögats iris är gula. I flykten drar den in huvudet intill kroppen vilket gör att den får en högbröstad profil