Байбак является одним из самых крупных беличьих: длина его тела 50—70 см, масса нажировавшихся самцов достигает 10 кг. Тело у байбака толстое, на коротких, сильных лапах, вооружённых крупными когтями. Голова большая, уплощённая, шея короткая.

От других сурков байбака легко отличить по короткому хвосту (не более 15 см) и однотонной песчано-жёлтой окраске. Из-за тёмных кончиков остевых волос его спина покрыта тёмно-бурой или чёрной рябью, сгущающейся на затылке и на верхней части головы. Щёки светло-рыжеватые; под глазами бурые или чёрные пестрины. Брюхо заметно темнее и рыжее боков; конец хвоста тёмно-бурый. Встречаются сурки-альбиносы. Линька у байбаков один раз в год; начинается в мае и заканчивается (у старых сурков) к концу августа, иногда затягиваясь до сентября.