A gepárd nagyon izmos, bár a teste karcsúnak és törékenynek tűnik. Mellkasa domború, míg a hasa mélyen behúzott. Kis feje, rövid orra és magasan ülő szemei, kis kerek fülei és a maximális oxigénbevitelhez nagy orrlyukai vannak. A gepárd szőre sárgás színű, fekete kerek pettyekkel, amely segíti az álcázásban. Az orra két oldalán fekete 'könnycsepp'-szerű minta húzódik lefelé a szemétől a szája sarkáig. A felnőtt állatok súlya 40–65 kg között mozog, testhossza 112–135 cm, míg farka elérheti a 84 cm-t is.

A gepárdoknál előfordul a ritkás mintázatú mutáció, illetve a nagyobb, foltszerű, összeolvadó pettyekkel mintázott változat, mely királygepárd néven ismert. Egykor külön alfajnak tartották, ám ez csupán az afrikai gepárd egyik ritka színváltozata. A királygepárd színe miatt nehezebben él meg a vadonban, ám fogságban szaporodhatnak (lásd lentebb).

Gyakran keverik össze a leopárddal, habár meg lehet őket különböztetni, például a gepárd orrának két oldalán húzódó könnycsepp-alakú vonalakról, melyek a szeme sarkától a szájáig húzódnak. A gepárd testalkata is nagyban különbözik a leopárdétól, a legjellegzetesebb eltérés a gepárd vékony és kivételesen hosszú farka, amelynek a száguldás közbeni egyensúlyozásnál veszi nagy hasznát. A gepárd bundája sárgás, vagy barnássárga színű, 10–18 cm átmérőjű fekete pettyekkel tarkítva. A fehér hastájékon nincsenek pettyek és a farkán levő pettyek négy-hat sötét gyűrűvé olvadnak egybe. A gepárd farka gyakran bozontos fehér bojtban végződik. A hím gepárdok valamivel nagyobbak, mint a nőstények és a fejük is nagyobb, ám tulajdonságaik alapján nehéz különbséget tenni közöttük.

A gepárdok (a pumákhoz, hópárducokhoz és ködfoltos párducokhoz hasonlóan) tudnak dorombolni, ahogy beszívják a levegőt, de nem tudnak bőgni. Ezzel szemben az oroszlánok, tigrisek, leopárdok és jaguárok tudnak bőgni, de nem képesek dorombolni, kivéve a kilégzés során.

A gepárd mancsain csak félig visszahúzható karmok vannak (a macskafélék között csak a halászmacska és az iriomote-szigeti macska mutatja még ezt a jellegzetességet). A vissza nem húzható karmok nagyobb kapaszkodási lehetőséget biztosítanak nagy sebességnél, és segítenek a gyorsulásnál és a manőverezésben, így ugyanazt a célt szolgálják, mint a kutyák karmai. A gepárd karmainak ízületi felépítése ugyanolyan, mint a többi macskafélének, egyszerűen csak nincs meg az a bőr- és szőrhüvely, ami elrejti a karmokat. A fűköröm kivételével, a gepárd karmai sokkal rövidebbek és erősebbek, mint a többi macskaféléé.