Mặc dù hai loài có quan hệ họ hàng tương đối chặt chẽ, nhưng gấu xám và gấu Bắc Cực khác nhau về bộ lông, hàm răng, hành vi và môi trường sống tự nhiên. Hầu hết những khác biệt chính giữa hai loài liên quan đến sự khác biệt về môi trường sống và lối sống của chúng.
Gấu xám có màu đen, nâu, vàng hoặc nâu đỏ, trong khi gấu bắc cực gần như hoàn toàn trắng. Cả hai đều dựa vào ngụy trang để rình mồi mà không bị phát hiện. Gấu Bắc Cực có lớp mỡ và lông dày hơn so với gấu xám, điều này giúp chúng giữ ấm trong vùng nước lạnh băng giá mà chúng thường xuyên lui tới.
Các tấm đệm chân của gấu Bắc Cực lớn hơn nhiều so với các tấm lót của hoa râm, điều này cho phép những con gấu sống ở biển bơi rất tốt. Hàm răng của hai loài phản ánh sự khác biệt về sở thích môi trường sống; Răng hàm của loài hoa râm thích nghi để nhai nguyên liệu thực vật, trong khi răng hàm của gấu Bắc Cực rất thích hợp để nhai thịt động vật.
Các nhà nghiên cứu cho rằng gấu xám có thể đã tiến hóa từ gấu Bắc Cực khoảng 100.000 năm trước. Trong khi gấu Bắc Cực và gấu xám Bắc Cực đã giao phối và sinh ra những con non có thể sống được trong điều kiện nuôi nhốt, hai loài này không sống chung trong tự nhiên, do đó, những con lai tự nhiên là cực kỳ hiếm. Bằng chứng tài liệu đầu tiên về sự lai tạo tự nhiên được thu thập vào năm 2006, khi những người thợ săn bắn chết một con gấu trông kỳ lạ. Theo NBC News, Wikipedia trích dẫn một cuộc kiểm tra DNA đã xác nhận rằng con vật thực sự là con lai giữa hai loài gấu.
