A barnamedve mérete, amelyet leggyakrabban a testtömegben mérnek, igen változó, és összefügg a táplálékhoz való hozzáférés mértékével. Ezért azok a medvék, amelyek olyan területeken mozognak, ahol nyílásokhoz, fedett területhez és nedvességhez vagy vízhez van hozzáférésük, átlagosan nagyobbak, míg azok a medvék, amelyek zárt erdős területeken vagy száraz, gyér növényzetű területeken mozognak – mindkettő általában szuboptimális táplálkozási élőhely a barnamedvék számára -, átlagosan kisebbek. A barnamedve Észak-Európában (azaz Skandináviában, Kelet-Európában, Nyugat-Oroszországban), a Yellowstone Nemzeti Parkban vagy Alaszka belső területein szezonálisan átlagosan 115 és 360 kg (254 és 794 font) közötti súlyú, a tavaszi alacsony felnőtt nőstény átlagsúlytól az őszi magas hím medve átlagsúlyig. A Yukon-deltában, Brit Columbia belső részén, a Jasper Nemzeti Parkban és Dél-Európában (pl. Spanyolországban, a Balkánon) élő barnamedvék átlagosan 55 és 175 kg (121 és 386 font) közötti súlyúak lehetnek. Ezek a tömegváltozatok csak két elterjedt alfajt képviselnek, az észak-amerikai grizzly medvét és az európai eurázsiai barnamedvét. Az alfajokon belüli genetikai variáció hiánya miatt valószínűleg az adott terület környezeti viszonyai játsszák a legnagyobb szerepet az ilyen súlykülönbségekben.
A grizzly különösen változó méretű, mivel a legnagyobb populációkból, azaz Alaszka belsejéből származó grizzlyk – a legnagyobb súlyúakat az alaszkai Nelchinában jegyezték fel – közel háromszor nehezebb hímek, mint a legkisebbek a kanadai Alberta Jasper Nemzeti Parkban található legkisebb grizzlyk. A nemek között a nelchinai grizzlyk átlagosan körülbelül 207 kg-ot nyomnak, míg a jasperi grizzlyk átlagosan 74 kg-ot. A Jasper zárt tajga élőhelye feltehetően nem optimális a grizzlyk számára a táplálékszerzés szempontjából, mivel széles körben kell mozogniuk és ritkán táplálkozniuk, ami csökkenti a testtömeget és veszélyezteti a medvéket az éhezés veszélyével, míg a tundra és a préri felszínein a tundra és a préri területei nyilvánvalóan ideálisak a táplálkozáshoz. Alberta más részein is feljegyeztek már olyan súlyokat, amelyek átlagosan több mint kétszeresei a jasperi grizzlyk súlyának. A szubarktikus zónában, a Brooks-hegységtől a Mackenzie-hegységig a testméret fokozatos csökkenését figyelték meg a grizzlymedvéknél, feltehetően azért, mert az ilyen régiókban sokkal kevesebb a táplálék, bár talán a valaha északabbra, az Északnyugati Területeken feljegyzett legészakibb grizzlymedve egy nagy és egészséges hím volt, amely 320 kg-ot (710 fontot) nyomott, több mint kétszer annyit, mint egy átlagos hím az északi sarkkör közelében. Az Eurázsiából származó adatok az észak-finnországi és jakutiai medvék súlya alapján hasonlóan csökkenő testtömegre utalnak a szubarktikus barnamedvéknél.
A grizzlymedvék fej- és testhossza átlagosan 1,8-2,13 m (5 láb 11 in – 7 láb 0 in), míg az eurázsiai barnamedvéknél hasonlóan átlagosan 1,7-2,1 m (5 láb 7 in – 6 láb 11 in). A felnőtt medvék vállmagassága Yellowstone-ban átlagosan 95,2 cm (az ötéves vagy annál idősebb medvék esetében), Szlovákiában pedig átlagosan 98,5 cm (a csak 10 éves vagy annál idősebb felnőtt medvék esetében). A hátsó lábaira állva – ezt a testtartást csak alkalmanként veszi fel – a tipikus méretű barnamedvék a jelentések szerint 1,83-2,75 m (6 láb 0 in – 9 láb 0 in) magasságúak lehetnek. Észak-Amerika, Európa, Oroszország, sőt Hokkaidó több részéről is jelentettek kivételesen nagytestű belföldi példányokat. A Yellowstone-ból és Washington államból származó legnagyobb feljegyzett grizzlyk egyaránt megközelítőleg 500 kg-ot nyomtak, a kelet-európai medvék súlya pedig Szlovákiában és Bulgáriában elérte a 400 kg-ot, ami körülbelül kétszerese az ezekben a régiókban élő hím medvék átlagos súlyának. A grizzly és az eurázsiai barnamedve alfajok közül a legnagyobb állítólagosan kilőtt egyedek súlya 680 kg (1 500 lb), illetve 481 kg (1 060 lb). Az utóbbi, Nyugat-Oroszországból származó medve fej- és testhossza állítólag valamivel kevesebb mint 2,5 m volt.
Eurázsiában a medvék mérete nagyjából nyugatról kelet felé nő, a legnagyobb medvék ott Kelet-Oroszországban honosak. Még a nevezett alfajon belül is a méret a keleti határokon növekszik, az Arhangelszki területen és Baskíria területén a kifejlett hím medvék általában meghaladják a 300 kg-ot (660 font). Oroszország szárazföldi populációiban más, közepes méretű medvék is előfordulhatnak. A grizzlyhez és az eurázsiai barnamedvéhez hasonlóan az uszuri barnamedve (U. a. lasiotus) és a kelet-szibériai barnamedve (U. a. collaris) populációi is igen eltérő méretűek lehetnek. Egyes esetekben e populációk nagyméretű felnőtt hímjei méretükben megegyezhettek a kodiaki medvével. A szubsarkvidéken kívülről származó kelet-szibériai barnamedvék és a szárazföldi Uszuri barnamedvék átlagosan körülbelül akkorák, mint a grizzlymedvék legnagyobb testű, azaz hasonló szélességű alaszkai populációi, és az évszakok során 100 és 400 kg (220 és 880 font) közötti súlyt tulajdonítottak nekik. Ezzel szemben a Hokkaidó szigetszerű populációjában található Uszuri barnamedvék általában meglehetősen kicsik, általában 150 kg-nál (330 lb) kevesebbet nyomnak, ami pontosan a fele a Habarovszki Krajból származó hím Uszuri barnamedvékről jelentett súlynak. Ez feltehetően Hokkaidó zárt vegyes erdei élőhelyének köszönhető. A Jakutföldről származó kelet-szibériai barnamedvék esetében is hasonlóan kicsinyített méretről számoltak be, mivel még a kifejlett hímek átlagos súlya is 145 kg körül van, tehát mintegy 40%-kal kevesebb, mint a Közép-Szibériából és a Csukcs-félszigetről származó, ebbe az altípusba tartozó hím medvék átlagos súlya.
A lineáris méretek és az átlagos testtömeg tekintetében több alfaj versenghet a legkisebb altípus címéért, bár eddig bejelentett testtömegük nagyjából átfedésben van az eurázsiai barnamedvék és grizzlymedvék kisebb testű populációinak testtömegével. Leopold (1959) leírta a mára kihalt mexikói grizzlymedvét, amely Rausch (1963) szerint a grizzlymedve legkisebb alfaja Észak-Amerikában, bár testméretének pontos paraméterei ma sem ismertek. A szíriai alfaj (U. a. syriacus) medvéi felnőtt korukban állítólag 100-160 kg (220-350 font) körüli súlyúak. A himalájai barnamedve (U. a. isabellinus) a legkisebb alfaj másik vetélytársa; Pakisztánban ez az alfaj átlagosan 70 kg-ot nyom a nőstényeknél és 135 kg-ot a hímeknél. A himalájai barnamedve nőstények átlagos fej- és testhossza mindössze 1,4 m (4 ft 7 in). A kompakt Góbi-sivatagi populáció barnamedvéi, amelyeket az utóbbi évtizedekben általában nem külön alfajként tartanak számon, a nemek között 90 és 138 kg (198 és 304 font) közötti súlyúak, tehát súlyuk hasonló a himalájai medvékéhez, és még a Jasper Nemzeti Parkban élő grizzlyknél is nehezebbek. A Góbi medvék fej- és testhossza azonban a jelentések szerint akár 1 m is lehet, ami, ha pontos, akkor a legkisebb ismert barnamedvék közé sorolná őket a lineáris méretek tekintetében. Ezek a legkisebb barnamedve-altípusok jellemzően a “barna talaj” típusú élőhelyeken találhatók, azaz a szíriai alfaj medvéinél szub-sivatagban és a Góbi alfajnál, a himalájai barnamedvéknél pedig száraz alpesi réteken.
A legnagyobb alfajok a kodiaki medve (U. a. middendorffi) és a kérdésesen megkülönböztethető félszigeti óriásmedve vagy parti barnamedve (U. a. gyas). A kihalt kaliforniai grizzlymedve (U. a. californicus) is meglehetősen nagy volt. Az ivarérett nőstény kodiaki medve testtömege 120 és 318 kg (265 és 701 font) között változhat, a hímeké pedig az ivarérettségtől kezdve 168 és 675 kg (370 és 1488 font) között mozog. A Guinness Rekordok Könyve szerint az átlagos hím Kodiak medve 2,44 m (8 ft 0 in) teljes hosszúságú (fejétől a farkáig) és 1,33 m (4 ft 4 in) vállmagasságú. A két helyről származó tavaszi alacsony és őszi magas súlyok átlagát tekintve a Kodiak-szigetről és Alaszka partvidékéről származó hímek súlya 312 és 389 kg (688 és 858 font) között volt, 357 kg-os átlagos testtömeggel, míg ugyanezek a számok a nőstényeknél 202 és 256 kg (445 és 564 font) között voltak, 224 kg-os átlagos testtömeggel. Mire elérik vagy meghaladják a nyolc-kilenc éves kort, a hím Kodiak-medvék általában sokkal nagyobbak, mint a frissen ivarérett hatéves hímek, és három éven belül potenciálisan megháromszorozhatják átlagos tömegüket, és átlagosan 360 és 545 kg (794 és 1.202 lb) közötti tömegre számíthatnak. A jegesmedvék mindkét nemének bejelentett átlagos felnőttkori testtömege nagyon hasonló a félszigeti óriás- és a Kodiak-medvékéhez. Nagyjából megegyező testméreteik miatt a két altípus és a faj egyaránt joggal tekinthető a medvefélék (Ursidae) családjának legnagyobb élő tagjának és a legnagyobb szárazföldi ragadozónak. A legnagyobb, széles körben elfogadott méret a vadon élő Kodiak-medvék, valamint a barnamedvék esetében egy 1894 őszén a Kodiak-szigeten lévő Angol-öbölben elejtett medve volt, mivel számos mérést végeztek ezen a medvén, többek között 751 kg-os testtömeget, valamint egy hátsó lábat és egy utalványozott koponyát vizsgáltak meg és hitelesítették a Guinness Rekordok Könyvében. Nagyobb barnamedvékre vonatkozó állítások is születtek, de ezek kevéssé dokumentáltnak és igazolhatatlannak tűnnek, és némelyik, még ha neves szerzők idézik is, kétes vadászok állításai lehetnek.
A barnamedve legnagyobb eurázsiai fajtája a kamcsatkai barnamedve (U. a. beringianus). Az elmúlt évtizedek kamcsatkai barnamedvéi közül az öreg hímekről ismert, hogy ősszel elérik az 500-685 kg-os testtömeget, amivel az alfaj jóval a kodiaki medve méretei közé került, és emiatt a legnagyobbnak tekintik a fennmaradt orosz alfajok közül. Az U. a. berigianus testméretének csökkenését figyelték meg, ami valószínűleg a túlvadászattal függ össze. Az 1960-as és 1970-es években a legtöbb felnőtt kamcsatkan-i barnamedve súlya csupán 150 és 285 kg között volt; 2005-ben azonban az ivarérett hím medvék átlagos súlya átlagosan 350-450 kg volt.
.