A maioria das serpentes marinhas cresce a tamanhos entre 1,2m e 1,4m, algumas podem atingir 2m ou mais. Hydrophis cyanocinctus atingem 2,5m a 3m. Elas atingem um peso de cerca de 0,8 -1,3 kg, com um tamanho de 1,8m. Na maioria dos casos, as fêmeas são maiores do que os machos.
Todas as cobras marinhas têm rabos em forma de remo e muitas têm corpos lateralmente comprimidos - parecem um pouco como enguias. Entretanto, ao contrário dos peixes, elas não têm guelras e devem vir à superfície regularmente para respirar. No entanto, elas estão entre as mais completamente aquáticas de todos os vertebrados respiradores de ar. Entre este grupo estão espécies com alguns dos venenos mais potentes de todas as serpentes. Algumas têm disposições suaves e mordem somente quando provocadas, enquanto outras são muito mais agressivas.
- Todas as cobras são boas nadadoras, mas somente as verdadeiras cobras marinhas vivem a vida inteira no oceano. Não apenas vivem lá, elas comem lá e até mesmo têm suas crias dentro da água. A maioria não pode viver de forma alguma em terra. Se forem forçadas a entrar em terra por uma tempestade ou correntes fortes, não poderão se mover. As cobras marinhas não têm escamas (escamas especiais nas barrigas das cobras que as ajudam a agarrar e deslizar pelo chão), portanto, se uma cobra marinha acabar em uma praia, ela não é capaz de deslizar de volta para o mar. Ao invés disso, as cobras marinhas têm uma cauda em forma de remo. Com sua cauda, a serpente pode nadar bem.
As serpentes marinhas têm narinas especiais que podem fechar quando vão para debaixo d'água e abrir quando sobem para respirar, como o espiráculo de uma baleia (os cientistas chamam estas narinas valvuladas). As narinas são encontradas no alto da cabeça para que a cobra inteira possa permanecer sob a água quando sobem para respirar. Em sua busca por alimento, uma cobra marinha pode permanecer debaixo d'água por um longo tempo. Para fazer isso, as cobras marinhas desenvolveram um único pulmão que é quase tão longo quanto o corpo inteiro.
A maioria das serpentes marinhas é capaz de respirar através da pele. Isto é incomum para os répteis, pois sua pele é normalmente espessa e escamosa. Experiências com a serpente marinha preto-e-amarela, Pelamis platurus (uma espécie pelágica), mostraram que esta espécie pode obter cerca de 20% de seu oxigênio desta forma, o que permite mergulhos mais longos.
Como outros animais terrestres que se adaptaram à vida em um ambiente marinho, as cobras marinhas engolem consideravelmente mais sal do que seus parentes que vivem em terra. Elas fazem isso através de sua dieta e quando inadvertidamente engolem água do mar. A função renal em aves e répteis é muito fraca para remover sal suficiente. Em aves, como os pinguins, o sal é removido através das glândulas nasais. As iguanas marinhas das Ilhas Galápagos utilizam o mesmo mecanismo. As tartarugas marinhas têm glândulas lacrimais que lhes permitem produzir lágrimas muito salgadas. Mas nas cobras marinhas, as glândulas sob e ao redor da língua as deixam expelir o sal com sua ação da língua.