Die Merkmale der Hauskatze schwanken je nach Verbreitungsgebiet. Bei den gezüchteten Formen sind sie von den Rassestandards abhängig, bei den kulturfolgenden Hauskatzen unterliegen sie dem jeweiligen Selektionsdruck, der von den natürlichen Umweltbedingungen abhängt.
Hauskatzen sind im Durchschnitt etwa fünfzig Zentimeter lang und vier Kilogramm schwer. In Verbreitungsgebieten mit kälterem Klima sind die Katzen allgemein schwerer und größer, in wärmeren Gebieten sind sie leichter. Die Länge des Schwanzes beträgt etwa 25 bis 30 Zentimeter. Eine Ausnahme ist dabei die Manx-Katze von der Insel Man, die ohne Schwanz geboren wird. Die Schulterhöhe beträgt 30 bis 35 Zentimeter. Die Männchen sind etwas größer als die Weibchen. So beträgt die durchschnittliche Kopf-Rumpf-Länge verwildert auf der Macquarieinsel vorkommender männlicher Hauskatzen 52,2 Zentimeter, die Schwanzlänge 26,9 Zentimeter und das Gewicht 4,5 Kilogramm. Weibchen sind durchschnittlich 47,8 Zentimeter lang, besitzen einen 25,2 Zentimeter langen Schwanz und ein Gewicht von 3,3 Kilogramm. Die National Geographic Society (1981) gibt die durchschnittliche Kopf-Rumpf-Länge mehrerer beliebter Katzenrassen mit 46 Zentimetern und die Schwanzlänge mit 30 Zentimetern an.
Die Hauskatze besitzt eine M-förmige Zeichnung auf der Stirn und im dominanten Wildtyp einen dunklen Aalstrich und schmale, dunkle Querstreifen an den Körperseiten. Die für die Hauskatze typischen Fellzeichnungen werden als Tabby bezeichnet und es haben sich neben der des Wildtyps weitere Zeichnungen und auch eine Vielzahl an Fellfarben herausgebildet. In Europa, Nordamerika und Australien überwiegt die gestromte Zeichnung, die oft mit einer teilweisen Weißfärbung verbunden ist. Auf der Macquarieinsel sind neunzig Prozent der verwilderten Katzen rot oder gefleckt, die restlichen zehn Prozent sind schwarz oder mit Schildpattmuster.
Die Ohren der Hauskatze stehen aufrecht, sind spitz und können in verschiedene Richtungen gedreht werden. Die Augen sind nach vorne gerichtet und ermöglichen das räumliche Sehen.
Das Skelett der Hauskatze besteht aus über 230 Knochen. Der Schädel der Katze ist kurz und robust gebaut. Die Augenhöhle ist nicht vollständig knöchern geschlossen, der hintere Teil wird durch ein bindegewebiges Band verschlossen. Die Wirbelsäule besteht aus sieben Hals-, 13 Brust-, sieben Lenden-, drei zum Kreuzbein verwachsenen Kreuz- und 20 bis 23 Schwanzwirbeln. Das Schlüsselbein ist lediglich ein in den Musculus brachiocephalicus eingelagerter Knochen, der mit dem übrigen Skelett nicht in Verbindung steht. Am unteren Ende der Schulterblattgräte (Spina scapulae), dem sogenannten Acromion, besitzen Katzen einen nach unten gerichteten Processus hamatus und einen für Katzen typischen nach hinten gerichteten Processus suprahamatus. Der Oberarmknochen besitzt an seinem unteren Ende ein an der Innenseite gelegenes Loch (Foramen supracondylare) zum Durchtritt der Arteria brachialis und des Nervus medianus. Die Hinterbeine sind auf die Erhöhung der Kraft mehr im Sprung als im Lauf spezialisiert. Die Katze kann dank ihrer kräftigen Muskulatur sehr gut springen und schnell laufen. Als typischer Ansitzjäger ist sie jedoch kein ausdauernder Läufer.
Die Katze geht wie alle Kleinkatzen auf ihren Zehen. An den Vorderbeinen hat sie fünf Zehen, wovon eine nicht auf den Boden kommt, und vier an den Hinterbeinen. Die scharfen gebogenen Krallen dienen zum Fangen und Halten der Beute. Sie liegen in Ruheposition durch elastische Bänder zurückgezogen in einer Hauttasche. Sie können zum Beutefang, Klettern oder zur Verteidigung „ausgefahren“ werden.
Das bleibende Gebiss der Katzen hat 30 Zähne. Es hat in jeder Kieferhälfte drei Schneidezähne (Incisivi, I) und einen Eck- oder Hakenzahn (Caninus, C). Im Oberkiefer sind drei, im Unterkiefer nur zwei vordere Backenzähne (Prämolaren, P) ausgebildet. In jeder Kieferhälfte ist nur ein hinterer Backenzahn (Molar, M) vorhanden.
Graphisch lässt sich diese Zahnformel so ausdrücken:
Das Milchgebiss der Katzen hat 26 Zähne. Mit etwa sechs Monaten findet der Zahnwechsel statt. In dieser Zeit kann es zu „Doppelzähnen“ kommen, wenn die Milchzähne nicht ausfallen. Die hinteren Mahlzähne haben keine Milchzahnvorgänger, die Zahnformel lässt sich also folgendermaßen darstellen:
Typisch für fleischfressende Raubtiere sind ihre kräftigen Kiefermuskeln und die scharfen Zähne. Mit den stark ausgebildeten Reißzähnen (und deren an der Basis befindlichen Drucksensoren) können Fleisch und kleine Knochen zerkleinert werden. Zudem dienen die kleinen Eckzähne der Fellpflege. Die nach hinten gerichteten stark verhornten mechanischen Zungenpapillen auf der Zunge dienen sowohl dem Trinken als auch der Fellpflege, da sich Flüssigkeiten und lose Haare in den Widerhaken verfangen.
Der Magen-Darm-Trakt ist säugertypisch. Der Magen ist einhöhlig-zusammengesetzt und der Blinddarm ist 2 bis 4 cm lang. Ein Wurmfortsatz ist hingegen nicht ausgebildet. Der Grimmdarm ist, wie beim Menschen, in Form eines einfachen, nach hinten offenen U gestaltet, hat hingegen keine Bandstreifen.
Im Haus lebende Katzen erreichen bei Pflege durch den Menschen in der Regel ein Alter von 12 bis 15 Jahren. Es sind vereinzelt Lebensalter von mehr als 20 bis zu 25 Jahren belegt. In freilaufenden Katzenpopulationen ohne menschliche Zuwendung und medizinischer Betreuung liegt die Lebenserwartung einer Katze zwischen 1,4 und 3,2 Jahren (männliche Tiere) bzw. 3,3 und 4,2 Jahren (weibliche Tiere). Diese Zahlen gehen aus Untersuchungen hervor, die durch Liberg (1980) in einem ländlichen Gebiet Schwedens und Legay / Pontier (1983) in der französischen Stadt Lyon durchgeführt wurden .
Man geht davon aus, dass der Sehsinn von Katzen vor allem auf die Wahrnehmung von Bewegungen spezialisiert ist und die Leistung in der Schärfe- und Detailwahrnehmung eher durchschnittlich ist. Bei der effizienten Jagd hilft das feine Gehör mit der Funktion des Richtungshörens beim Auffinden der Beutetiere. Der Geruchssinn hingegen ist vergleichsweise weniger hochentwickelt, doch immer noch deutlich besser als der des Menschen.
Die großen Augen sind frontal ausgerichtet, wodurch räumliches Sehen und exaktes Einschätzen von Entfernungen möglich sind. Die Katze nimmt besonders gut rasche Bewegungen wahr und sieht bei Dunkelheit besser als der Mensch. Dies wird durch die hohe Dichte an Stäbchen auf der Netzhaut möglich. Das Stäbchen-/Zapfenverhältnis der Netzhautrezeptoren liegt bei etwa 63:1 (beim Menschen 20:1), variiert jedoch sehr stark zwischen Zentrum der Netzhaut (10:1) und Peripherie (200:1). Ein weiterer Grund ist das Tapetum lucidum, eine direkt hinter der Netzhaut liegende Zellschicht, die das durch Stäbchen und Zapfen nicht absorbierte Licht nochmals auf die Sehzellen reflektiert. Diese Schicht ist auch der Grund, warum Katzenaugen im Dunkeln zu leuchten scheinen, wenn man sie anleuchtet. Katzen sehen daher auch bei Dämmerung und in der Nacht noch sehr gut. Da die Katze ihre Augen nur wenig nach links oder rechts bewegen kann, muss sie, um in eine andere Richtung sehen zu können, ihren Kopf bewegen. Durch die nach vorne gerichteten Augen ergibt sich eine starke Überschneidung der Sehachsen, was ein gutes räumliches Sehvermögen bedeutet. Der Sichtwinkel der Katze beträgt 200° bis 220°. Die schlitzförmigen Pupillen werden bei abnehmender Helligkeit kreisrund.
Das Auge der Katze hat wie das des Hundes zwei unterschiedliche Zapfentypen (Dichromat), die für Gelb bzw. Blau empfindlich sind. Dadurch wird nur ein Teil des menschlichen Farbspektrums abgedeckt: Rot ist eine Farbe, die sowohl Hund wie auch Katze nicht sehen können (siehe auch: Der Sehsinn des Hundes), Rot wird vermutlich als gelblich gesehen; das Auge ist für den Blaubereich am empfindlichsten.
Katzen sehen kleine Details nicht genau und können Farbdifferenzen weniger gut unterscheiden als der Mensch, da der Anteil farbempfindlicher Zapfen viel geringer ist. Dennoch können Katzen ihre Umgebung in Blau- und Grünschattierungen in verschiedenen Intensitäten und Kombinationen wahrnehmen. Die bevorzugte Farbe der Katzen ist Blau. Dies wurde bei über 2000 Versuchen des Instituts für Zoologie der Universität Mainz festgestellt. Unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen hatten die Katzen die Wahl zwischen Gelb und Blau, um an ihr Futter zu kommen. 95 Prozent entschieden sich für die Farbe Blau.
Bei der Geburt haben alle Katzen eine hellblaue Iris. Die adulte Augenfarbe entwickelt sich im Laufe der ersten drei Monate.
Das Gehör ist bei der Katze besonders gut ausgebildet und zählt zu den besten unter den Säugetieren. Es ist empfindlicher als das des Hundes und leistungsfähiger als das des Menschen. Der Frequenzumfang des Gehörs der Katze umfasst 10,5 Oktaven. In den niedrigsten Frequenzbereichen ist es mit dem des Menschen vergleichbar, in den mittleren Frequenzen dagegen weit überlegen. Die obere Frequenzgrenze (100 kHz) liegt im Bereich der Geräusche, die Mäuse als wichtigste Beutetiere von sich geben. Es ist zudem ein Frequenzbereich, in dem die Schallquellen wesentlich besser lokalisiert werden können. Die Katze verharrt dazu unbeweglich und richtet die meist großen, aufgerichteten und beweglichen Ohren in die Richtung, aus der das Geräusch kommt.
Die Katze hat einen sehr guten Gleichgewichtssinn. Katzen sind auch in großen Höhen schwindelfrei.
Bei einem Fall aus zwei bis drei Metern Höhe können sie sich aus fast jeder Lage reflexhaft in die Bauchlage drehen und landen mit nach unten ausgestreckten Pfoten auf dem Boden. Der Schwanz wirkt dabei als Ruder. Beim Fall aus sehr großen (nicht aber mittleren) Höhen wirkt diese Position als Fallschirm und kann eine relativ gefahrlose Landung ermöglichen.
Der Geruchssinn der Katze ist weniger ausgeprägt als ihr Gehör oder ihr Sehsinn. Er ist schwächer als der des Hundes, aber deutlich besser als der des Menschen. Wie bei allen Säugetieren dient er der sensorischen Prüfung von Nahrung und der Wahrnehmung und Erkennung von Artgenossen und anderen Lebewesen.
Katzen können salzig, sauer, bitter und Umami unterscheiden, aber süßen Geschmack nicht wahrnehmen. Sie verlieren den Appetit, wenn sie ihren Geruchssinn beispielsweise durch Erkältungen einbüßen.
Katzen erkennen sich am Körpergeruch, der etwas über Geschlecht, Gene, hormonellen Status und Revieransprüche aussagt. Sowohl Männchen als auch Weibchen markieren ihre Reviere an immer denselben, regelmäßig inspizierten Stellen durch Duftmarken, die aus Absonderungen aus Schweiß- und Talgdrüsen gebildet werden.
Die Schweißdrüsen sitzen vor allem an den Fußballen, im Umkreis des Maules, am Kinn, um die Brustwarzen und um den Anus. Die Talgdrüsen sind am Oberkiefer, an der Schwanzwurzel und beim Männchen unter der Vorhaut konzentriert. Kater haben zusätzlich eine Anhäufung von Duftdrüsen in einer Art mit einem Kanal versehenen Tasche neben dem Anus. Alle Schweiß- und Talgdrüsen dienen hauptsächlich der Kommunikation über den Geruch. Durch Reiben an Gegenständen, Artgenossen und Personen oder durch Verspritzen von Urin als Duftmarken wird diese Information weitergegeben. Beim Aufnehmen von Düften hilft Katzen ein spezielles Organ, das zwischen Rachen- und Nasenhöhle sitzt und Jacobsonsches Organ genannt wird.
In Momenten starker Gefühlsregung kann es vorkommen, dass sich der anale Drüsenbeutel der Katze entleert und eine strengriechende braune Flüssigkeit freigibt. An einigen Düften können sich Katzen erregen und „flehmen“ dann mit halb offenem Mund mit hochgezogener Oberlippe und gekräuselter Nase. Zu diesen Düften gehören Geruchsstoffe von Pflanzen, im Besonderen Katzenminze Nepeta cataria (Nepetalacton, Actinidin), Baldrian Valeriana (Valepotriate?, Isovaleriansäure?, Actinidin), Actinidia polygama (Matatabilacton, Actinidin) und Katzengamander Teucrium marum (Teucriumlacton C), aber auch dem Menschen eigene Gerüche. Zudem werden durch das so genannte „Flehmen“ auch oft neue Gerüche aufgenommen und abgespeichert.
Katzen haben einen hoch entwickelten Tastsinn. Sie besitzen über den ganzen Körper verteilt Tastrezeptoren. Die hauptsächlich an Ober- und Unterlippe sowie über den Augen befindlichen langen Tast- bzw. Schnurrhaare (Vibrissen), deren Wurzeln mit dem weit verzweigten Netz der Nervenenden verbunden sind, signalisieren, wenn eine Öffnung zu eng oder ein Hindernis im Weg ist. Die Schnurrhaare können beträchtliche Länge erreichen, sind beweglich und wachsen nach dem Ausfallen nach. Mit ihrer Hilfe erkennen sie Gegenstände und Tiere, die sie in der Dunkelheit nicht sehen können. Besonders empfindlich sind auch Rezeptoren an den Vorderpfoten, welche die durch Beutetiere ausgelösten Bodenerschütterungen wahrnehmen.