La taille de l’ours brun, le plus souvent mesurée en masse corporelle, est très variable et est corrélée à l’étendue de l’accès à la nourriture. Par conséquent, les ours dont le territoire se situe dans des zones ayant accès à des ouvertures, à un couvert et à de l’humidité ou de l’eau sont en moyenne plus grands, tandis que les ours qui se déplacent dans des zones forestières fermées ou dans des régions arides à végétation éparse, qui ont toutes deux tendance à être des habitats de recherche de nourriture sous-optimaux pour les ours bruns, sont en moyenne plus petits. L’ours brun d’Europe du Nord (c’est-à-dire la Scandinavie, l’Europe de l’Est, la Russie occidentale), du parc national de Yellowstone ou de l’intérieur de l’Alaska pèse en moyenne entre 115 et 360 kg (254 et 794 lb), des poids moyens bas des femelles adultes au printemps aux poids moyens élevés des ours mâles en automne. Les ours bruns du delta du Yukon, de l’intérieur de la Colombie-Britannique, du parc national de Jasper et du sud de l’Europe (c’est-à-dire l’Espagne, les Balkans) peuvent peser de 55 à 175 kg (121 à 386 lb) en moyenne. Ces variations de masse ne représentent que deux sous-espèces répandues, le grizzly en Amérique du Nord et l’ours brun eurasien en Europe. En raison de l’absence de variation génétique au sein des sous-espèces, les conditions environnementales d’une région donnée jouent probablement le plus grand rôle dans ces variations de poids.
Le grizzly est particulièrement variable en taille, les grizzlys des populations les plus importantes, c’est-à-dire de l’intérieur de l’Alaska, avec les poids les plus lourds enregistrés à Nelchina, en Alaska, étant presque trois fois plus lourds chez les mâles que les plus petits grizzlys du parc national de Jasper, en Alberta, au Canada. Entre les sexes, les grizzlis de Nelchina pèsent en moyenne environ 207 kg (456 lb), alors que les grizzlis de Jasper pèsent en moyenne environ 74 kg (163 lb). La taïga fermée de Jasper est probablement un habitat sous-optimal pour les grizzlis, qui doivent parcourir de grandes distances et se nourrir peu, ce qui réduit leur poids corporel et les expose au risque de mourir de faim, alors qu’en surface, les zones de toundra et de prairie sont apparemment idéales pour se nourrir. Même ailleurs en Alberta, on a enregistré des poids moyens plus de deux fois supérieurs à ceux des grizzlis de Jasper. On note une diminution progressive de la taille du corps chez les grizzlis de la zone subarctique, de la chaîne de Brooks aux monts Mackenzie, probablement parce que la nourriture devient beaucoup plus rare dans ces régions, bien que le grizzli le plus septentrional jamais enregistré, dans les Territoires du Nord-Ouest, était un grand mâle en bonne santé pesant 320 kg (710 lb), soit plus du double du poids moyen d’un mâle près du cercle polaire. Des données provenant d’Eurasie indiquent de la même façon une diminution de la masse corporelle chez les ours bruns subarctiques, d’après le poids des ours du nord de la Finlande et de la Yakoutie.
La longueur de la tête et du corps chez les grizzlis est en moyenne de 1,8 à 2,13 m (5 pi 11 po à 7 pi 0 po) tandis que chez les ours bruns d’Eurasie, elle est de la même façon en moyenne de 1,7 à 2,1 m (5 pi 7 po à 6 pi 11 po). La hauteur moyenne des épaules des adultes est de 95,2 cm (3 ft 1 in) à Yellowstone (pour tout ours mesuré depuis cinq ans ou plus) et une médiane de 98,5 cm (3 ft 3 in) (pour les adultes âgés de 10 ans ou plus) en Slovaquie. Debout sur ses pattes arrière, une posture qu’il n’adopte qu’occasionnellement, l’ours brun de taille typique peut atteindre une hauteur debout de 1,83 à 2,75 m (6 ft 0 in à 9 ft 0 in). Des spécimens intérieurs de taille exceptionnelle ont été signalés dans plusieurs régions d’Amérique du Nord, d’Europe, de Russie et même d’Hokkaido. Les plus grands grizzlis enregistrés à Yellowstone et dans l’État de Washington pesaient tous deux environ 500 kg (1 100 lb) et des ours d’Europe de l’Est ont été pesés en Slovaquie et en Bulgarie jusqu’à 400 kg (880 lb), soit environ le double du poids moyen des ours mâles dans ces régions. Parmi les sous-espèces de grizzlis et d’ours bruns eurasiens, les plus gros individus abattus seraient respectivement de 680 kg (1 500 lb) et 481 kg (1 060 lb). Ce dernier ours, de l’ouest de la Russie, aurait mesuré un peu moins de 2,5 m (8 ft 2 in) en longueur tête et corps.
En Eurasie, la taille des ours augmente grossièrement de l’ouest vers l’est, les plus grands ours y étant originaires de l’est de la Russie. Même chez la sous-espèce nominale, la taille augmente dans les limites orientales, les ours mâles matures de l’Oblast d’Arkhangelsk et du Bashkortostan dépassant couramment 300 kg (660 lb). D’autres ours de taille intermédiaire peuvent être présents dans les populations de l’intérieur de la Russie. Tout comme le grizzly et l’ours brun eurasien, les populations d’ours brun d’Ussuri (U. a. lasiotus) et d’ours brun de Sibérie orientale (U. a. collaris) peuvent varier considérablement en taille. Dans certains cas, les grands mâles adultes de ces populations peuvent avoir égalé l’ours Kodiak en taille. Les ours bruns de Sibérie orientale provenant de l’extérieur de la région subarctique et les ours bruns d’Ussuri continentaux ont en moyenne la même taille que les plus grandes populations de grizzlis, c’est-à-dire celles de la même latitude en Alaska, et ont été crédités de poids allant de 100 à 400 kg (220 à 880 lb) au cours des saisons. D’autre part, les ours bruns d’Ussuri que l’on trouve dans la population insulaire d’Hokkaido sont généralement assez petits, pesant habituellement moins de 150 kg (330 lb), soit exactement la moitié du poids rapporté pour les ours bruns d’Ussuri mâles du kraï de Khabarovsk. Ceci est probablement dû à l’habitat fermé de forêt mixte de Hokkaido. Une taille similairement diminuée a été signalée chez les ours bruns de Sibérie orientale de Yakoutie, car même les mâles adultes pèsent en moyenne environ 145 kg (320 lb), donc environ 40% de moins que le poids moyen des ours mâles de ce sous-type de Sibérie centrale et de la péninsule des Tchouktches.
En ce qui concerne les mesures linéaires et la masse corporelle moyenne, plusieurs sous-espèces peuvent se disputer le titre de plus petit sous-type, bien que jusqu’à présent, leurs masses corporelles rapportées recoupent largement celles des populations à plus petit corps des ours bruns et des grizzlis d’Eurasie. Leopold (1959) a décrit le grizzly mexicain, aujourd’hui éteint, qui, selon Rausch (1963), était le plus petit sous-type de grizzly d’Amérique du Nord, bien que les paramètres exacts de sa taille corporelle ne soient pas connus aujourd’hui. Les ours de la sous-espèce syriaque (U. a. syriacus) pèseraient environ 100 à 160 kg (220 à 350 lb) à l’âge adulte. L’ours brun de l’Himalaya (U. a. isabellinus) est un autre rival pour la plus petite sous-espèce ; au Pakistan, cette sous-espèce pèse en moyenne environ 70 kg (150 lb) chez les femelles et 135 kg (298 lb) chez les mâles. Les femelles de l’ours brun de l’Himalaya ont été citées avec une longueur moyenne de la tête et du corps de seulement 1,4 m (4 ft 7 in). Les ours bruns de la population compacte du désert de Gobi, qui n’est généralement pas répertoriée comme une sous-espèce distincte depuis quelques décennies, pèsent environ 90 à 138 kg (198 à 304 lb) entre les sexes, ce qui les rapproche des ours de l’Himalaya et les rend même plus lourds que les grizzlis du parc national de Jasper. Cependant, on a rapporté que l’ours de Gobi ne mesurait pas plus de 1 m (3 ft 3 in) de longueur tête et corps, ce qui, si c’est exact, en ferait le plus petit ours brun connu en dimensions linéaires. Ces plus petits sous-types d’ours bruns se trouvent de manière caractéristique dans des habitats de type » toundra « , c’est-à-dire subdésertique chez les ours de la sous-espèce syrienne et du sous-type Gobi et prairie alpine aride chez les ours bruns de l’Himalaya.
Les plus grandes sous-espèces sont l’ours kodiak (U. a. middendorffi) et l’ours géant péninsulaire ou l’ours brun côtier (U. a. gyas), dont la distinction est discutable. Aussi l’ours éteint de grizzly de la Californie (U. a. californicus) était plutôt grand. Une fois mature, la masse corporelle de la femelle typique de l’ours Kodiak peut varier de 120 à 318 kg (265 à 701 lb) et, à partir de la maturité sexuelle, celle des mâles varie de 168 à 675 kg (370 à 1 488 lb). Selon le Livre Guinness des records, l’ours Kodiak mâle moyen mesure 2,44 m (8 ft 0 in) de longueur totale (de la tête à la queue) et a une hauteur d’épaule de 1,33 m (4 ft 4 in). En faisant la moyenne entre leurs poids bas du printemps et hauts de l’automne des deux localités, les mâles de l’île de Kodiak et de l’Alaska côtier ont pesé de 312 à 389 kg (688 à 858 livres) avec une masse corporelle moyenne de 357 kg (787 livres) tandis que les mêmes figures dans les femelles étaient 202 à 256 kg (445 à 564 livres) avec une masse corporelle moyenne de 224 kg (494 livres). Au moment où ils atteignent ou dépassent l’âge de huit ou neuf ans, les ours mâles de Kodiak ont tendance à être beaucoup plus grands que les mâles de six ans nouvellement matures, triplant potentiellement leur poids moyen en l’espace de trois ans, et peuvent s’attendre à peser en moyenne entre 360 et 545 kg (794 et 1 202 lb). Les masses corporelles adultes moyennes rapportées pour les deux sexes de l’ours polaire sont très similaires à celles du géant péninsulaire et de l’ours Kodiak. En raison de leurs tailles à peu près correspondantes, les deux sous-types et l’espèce peuvent légitimement être considérés comme le plus grand membre vivant de la famille des ours Ursidae et les plus grands carnivores terrestres existants. La plus grande taille largement acceptée pour un ours sauvage de Kodiak, ainsi que pour un ours brun, est celle d’un ours tué à English Bay, sur l’île de Kodiak, à l’automne 1894. Plusieurs mesures ont été effectuées sur cet ours, dont une masse corporelle de 751 kg (1 656 lb), et un pied arrière ainsi qu’un crâne ont été examinés et vérifiés par le Livre Guinness des records. Des affirmations ont été faites sur des ours bruns plus grands, mais elles semblent peu documentées et non vérifiées et certaines, même si elles sont récitées par des auteurs réputés, peuvent être des affirmations douteuses de chasseurs.
La plus grande variété d’ours bruns d’Eurasie est l’ours brun du Kamchatkan (U. a. beringianus). Chez les ours bruns du Kamtchatkan des décennies passées, on sait que les vieux mâles atteignent une masse corporelle de 500-685 kg (1 102-1 510 lb) à l’automne, ce qui place le sous-type bien dans les tailles des ours Kodiak et le conduit à être considéré comme le plus grand des sous-types russes existants. Cependant, une diminution de la taille de l’U. a. berigianus a été notée, probablement en corrélation avec une chasse excessive. Dans les années 1960 et 1970, la plupart des ours bruns adultes du Kamtchatkan pesaient simplement entre 150 et 285 kg (331 et 628 lb) ; cependant, les poids moyens des ours mâles matures ont été signalés comme étant en moyenne de 350 à 450 kg (770 à 990 lb) en 2005.