El tamaño del oso pardo, medido sobre todo en masa corporal, es muy variable y está correlacionado con el grado de acceso a la comida. Por lo tanto, los osos que viven en zonas con acceso a espacios abiertos, cobertura y humedad o agua son, por término medio, más grandes, mientras que los osos que viven en zonas boscosas cerradas o en regiones áridas con poca vegetación, que tienden a ser hábitats no óptimos para la alimentación de los osos pardos, son, por término medio, más pequeños. El oso pardo del norte de Europa (es decir, Escandinavia, Europa oriental, Rusia occidental), del Parque Nacional de Yellowstone o del interior de Alaska pesa estacionalmente una media de entre 115 y 360 kg (254 y 794 lb), desde el peso medio bajo de las hembras adultas en primavera hasta el peso medio alto de los osos machos en otoño. Los osos pardos del delta del Yukón, el interior de la Columbia Británica, el Parque Nacional de Jasper y el sur de Europa (es decir, España y los Balcanes) pueden pesar entre 55 y 175 kg (121 y 386 lb) de media. Estas variaciones de masa representan sólo dos subespecies muy extendidas, el oso pardo en Norteamérica y el oso pardo euroasiático en Europa. Debido a la falta de variación genética dentro de las subespecies, es probable que las condiciones ambientales de una zona determinada sean las que más influyan en esas variaciones de peso.
El oso pardo es especialmente variable en cuanto al tamaño, ya que los osos pardos de las poblaciones más grandes, es decir, las del interior de Alaska, con los pesos más elevados registrados en Nelchina, Alaska, son casi tres veces más pesados en los machos que los osos pardos más pequeños del Parque Nacional Jasper de Alberta, Canadá. Entre los sexos, los osos pardos de Nelchina pesan una media de 207 kg (456 lb), mientras que los de Jasper pesan una media de 74 kg (163 lb). El hábitat cerrado de la taiga de Jasper es presumiblemente un hábitat de alimentación subóptimo para los osos pardos, ya que les obliga a desplazarse mucho y a alimentarse poco, lo que reduce el peso corporal y pone a los osos en riesgo de morir de hambre, mientras que en las superficies las zonas de la tundra y la pradera son aparentemente ideales para alimentarse. Incluso en otros lugares de Alberta se han registrado pesos que duplican los de los osos pardos de Jasper. Se observa una disminución gradual del tamaño del cuerpo en los osos pardos de la zona subártica, desde la cordillera de Brooks hasta las montañas Mackenzie, presumiblemente porque la comida es mucho más escasa en esas regiones, aunque quizá el oso pardo más septentrional registrado, en los Territorios del Noroeste, era un macho grande y sano que pesaba 320 kg (710 lb), más del doble de lo que pesa un macho medio cerca del Círculo Polar Ártico. Los datos de Eurasia indican igualmente una masa corporal disminuida en los osos pardos subárticos, basándose en los pesos de los osos del norte de Finlandia y Yakutia.
La longitud de la cabeza y el cuerpo en los osos pardos tiene una media de 1,8 a 2,13 m, mientras que en los osos pardos de Eurasia tiene una media similar de 1,7 a 2,1 m. La altura media de los hombros de los adultos es de 95,2 cm en Yellowstone (para cualquier oso de cinco o más años) y de 98,5 cm (para los adultos de 10 o más años) en Eslovaquia. De pie sobre sus patas traseras, una postura que sólo se adopta ocasionalmente, los osos pardos de tamaño típico pueden oscilar entre 1,83 y 2,75 m de altura. Se han registrado ejemplares excepcionalmente grandes en el interior de varias partes de Norteamérica, Europa, Rusia e incluso Hokkaido. Los mayores osos pardos registrados en Yellowstone y en el estado de Washington pesaban ambos aproximadamente 500 kg (1.100 lb) y en Eslovaquia y Bulgaria se han registrado pesos de hasta 400 kg (880 lb), aproximadamente el doble del peso medio de los osos machos de estas regiones. Entre las subespecies de oso pardo y oso pardo euroasiático, los mayores ejemplares abatidos de cada una son 680 kg (1.500 lb) y 481 kg (1.060 lb), respectivamente. Este último oso, procedente del oeste de Rusia, medía al parecer algo menos de 2,5 m de longitud de cabeza y cuerpo.
En Eurasia, el tamaño de los osos aumenta aproximadamente de oeste a este, siendo los más grandes nativos del este de Rusia. Incluso en la subespecie nominada, el tamaño aumenta en los límites orientales, con osos machos maduros en Arkhangelsk Oblast y Bashkortostan que suelen superar los 300 kg (660 lb). En las poblaciones del interior de Rusia puede haber otros osos de tamaño intermedio. Al igual que el oso pardo y el oso pardo euroasiático, las poblaciones de oso pardo de Ussuri (U. a. lasiotus) y de oso pardo de Siberia oriental (U. a. collaris) pueden tener un tamaño muy variable. En algunos casos, los grandes machos adultos de estas poblaciones pueden haber alcanzado el tamaño del oso Kodiak. Los osos pardos de Siberia Oriental de fuera del subártico y los osos pardos de Ussuri de tierra firme tienen un tamaño medio similar al de las poblaciones de osos pardos de mayor tamaño, es decir, las de latitud similar de Alaska, y se les ha atribuido un peso que oscila entre los 100 y los 400 kg (220 y 880 lb) a lo largo de las estaciones. Por otro lado, los osos pardos de Ussuri que se encuentran en la población insular de Hokkaido suelen ser bastante pequeños, y suelen pesar menos de 150 kg (330 lb), exactamente la mitad del peso registrado para los osos pardos de Ussuri machos de Khabarovsk Krai. Esto se debe presumiblemente al hábitat de bosque mixto cerrado de Hokkaido. Un tamaño igualmente disminuido se ha reportado en los osos marrones de Siberia Oriental de Yakutia, ya que incluso los machos adultos tienen un promedio de alrededor de 145 kg (320 lb), por lo tanto, alrededor de un 40% menos que el peso promedio de los osos machos de este subtipo de Siberia central y la Península de Chukchi.
En las medidas lineales y en la masa corporal media, varias subespecies pueden competir por el título de subtipo más pequeño, aunque hasta ahora, sus masas corporales reportadas coinciden ampliamente con las de las poblaciones de cuerpo más pequeño de los osos pardos y grizzli de Eurasia. Leopold (1959) describió al ya extinto oso pardo mexicano que, según Rausch (1963), era el subtipo más pequeño de oso pardo de Norteamérica, aunque hoy no se conocen los parámetros exactos de su tamaño corporal. Los osos de la subespecie siria (U. a. syriacus) pesan supuestamente entre 100 y 160 kg (220 a 350 lb) en la edad adulta. El oso pardo del Himalaya (U. a. isabellinus) es otro de los rivales de la subespecie más pequeña; en Pakistán, este subtipo pesa de media unos 70 kg (150 lb) en las hembras y 135 kg (298 lb) en los machos. Las hembras de oso pardo del Himalaya se citan con una longitud media de cabeza y cuerpo de apenas 1,4 m (4 pies 7 pulgadas). Los osos pardos de la población compacta del desierto de Gobi, que no suele figurar como subespecie diferenciada en las últimas décadas, pesan entre 90 y 138 kg (198 a 304 lb) entre ambos sexos, por lo que su peso es similar al de los osos del Himalaya e incluso más pesado que el de los osos pardos del Parque Nacional de Jasper. Sin embargo, se ha informado de que el oso de Gobi mide hasta 1 m de longitud de cabeza y cuerpo, lo que, de ser exacto, lo convertiría en el oso pardo más pequeño conocido en dimensiones lineales. Estos subtipos de oso pardo más pequeños se encuentran característicamente en hábitats de tipo «barrena», es decir, subdesérticos en los osos de la subespecie siria y del subtipo Gobi y de pradera alpina árida en los osos pardos del Himalaya.
Las subespecies más grandes son el oso Kodiak (U. a. middendorffi) y el cuestionable oso gigante peninsular u oso pardo costero (U. a. gyas). También el extinto oso pardo de California (U. a. californicus) era bastante grande. Una vez madura, la masa corporal de la hembra típica del oso Kodiak puede oscilar entre 120 y 318 kg (265 a 701 lb) y, a partir de la madurez sexual, los machos oscilan entre 168 y 675 kg (370 a 1.488 lb). Según el Libro Guinness de los Récords, el oso Kodiak macho medio mide 2,44 m de longitud total (de cabeza a cola) y tiene una altura de hombros de 1,33 m. Cuando se promedia el peso mínimo en primavera y el máximo en otoño de ambas localidades, los machos de la isla Kodiak y de la costa de Alaska pesan de 312 a 389 kg (688 a 858 lb) con una masa corporal media de 357 kg (787 lb), mientras que las mismas cifras en las hembras son de 202 a 256 kg (445 a 564 lb) con una masa corporal media de 224 kg (494 lb). Cuando alcanzan o superan los ocho o nueve años de edad, los osos Kodiak machos tienden a ser mucho más grandes que los machos recién maduros de seis años, triplicando potencialmente su peso medio en un plazo de tres años, y pueden esperar una media de entre 360 y 545 kg (794 y 1.202 lb). Las masas corporales medias de los adultos de ambos sexos del oso polar son muy similares a las del gigante peninsular y los osos de Kodiak. Debido a sus tamaños corporales aproximadamente correspondientes, los dos subtipos y la especie pueden considerarse legítimamente el mayor miembro vivo de la familia de los osos Ursidae y los mayores carnívoros terrestres existentes. El tamaño más grande ampliamente aceptado para un oso salvaje de Kodiak, así como para un oso pardo, fue el de un oso matado en la bahía inglesa de la isla de Kodiak en el otoño de 1894, ya que se hicieron varias mediciones de este oso, incluida una masa corporal de 751 kg (1.656 lb), y se examinaron una pata trasera y un cráneo de prueba que fueron verificados por el Libro Guinness de los Récords. Se han hecho afirmaciones sobre osos pardos más grandes, pero éstas parecen estar poco documentadas y no verificadas y algunas, incluso si son recitadas por autores reputados, pueden ser afirmaciones dudosas de cazadores.
La variedad más grande de oso pardo de Eurasia es el oso pardo de Kamchatkan (U. a. beringianus). En los osos pardos de Kamchatkan de décadas pasadas, se sabe que los machos viejos alcanzan una masa corporal de 500-685 kg (1.102-1.510 lb) en otoño, lo que sitúa al subtipo muy cerca del tamaño de los osos Kodiak y hace que se le considere el mayor de los subtipos rusos existentes. Sin embargo, se ha observado una disminución del tamaño corporal de U. a. berigianus, probablemente en correlación con la caza excesiva. En las décadas de 1960 y 1970, la mayoría de los osos pardos adultos de Kamchatkan pesaban sólo entre 150 y 285 kg (331 y 628 lb); sin embargo, se ha informado de que el peso medio de los osos machos maduros era de 350 a 450 kg (770 a 990 lb) en 2005.