In seinem weltweiten Verbreitungsgebiet zeigt der Große Tümmler deutliche Unterschiede in Körpergröße und -gewicht. Die größten Tiere können eine Körperlänge von 400 cm erreichen. Zumeist mißt ein Großer Tümmler jedoch zwischen 200 und 300 cm. Männliche Tiere sind zumeist großer als die Weibchen. Große Tümmler haben ein kurze, rundliche Schnauze mit einer gut ausgebildeten Melone auf der Stirn. Die Hautfarbe ist blaugrau und wird zu den Körperseiten heller. Der Bauch und die Schnauzenspitze sind fahlweiß.

Große Tümmler leben gesellig in sogenannten Schulen, die sich in ihrer Gruppengröße und Zusammensetzung sehr variabel zeigen. Zumeist konzentrieren sich die Tümmler in den flachen Küstengewässer der gemäßigt kalten bis tropischen Gewässer der Weltmeere. Nur wenige Populationen bevorzugen die tiefe Hochsee.

Während der Nahrungssuche bewegen sich die Tümmler sehr langsam schwimmend. Sie können jedoch Spitzengeschwindigkeiten von über 40 km/h erzielen. Ohnehin sind Tümmler sehr kraftvolle Schwimmer, die mehrere Meter hoch aus dem Wasser herausspringen können und häufig auf den Bugwellen größerer Schiffe reiten. Tümmler können bis 600 m tief tauchen. Die meisten Tauchgänge beschränken sich jedoch auf wenige Meter Tiefe und dauern selten länger als 3 bis 4 Minuten.

Große Tümmler haben ein lange Jugendzeit und beginnen erst im Alter von 10 bis 12 Jahren mit der Fortpflanzung. Die meisten Jungtiere werden im Frühjahr oder Sommer nach einer einjährigen Tragzeit geboren. Bei der Geburt ist das Jungtier 90 bis 130 cm lang und wiegt bereits 12 bis 30 kg. Die sehr fettreiche Muttermilch wird dem Jungtier beim Saugen direkt ins Maul gespritzt, so daß jeder Saugakt nur wenige Sekunden anhält. Nach 18 Monaten wird das Kalb entwöhnt. Die erste feste Nahrung wird im Alter von 6 Monaten aufgenommen.

Der Große Tümmler ist die am häufigsten in Delphinarien gezeigte Delphinart. Nach anfänglichen Schwierigkeiten lassen sich die Tümmler heute problemlos halten und werden vielerorts auch erfolgreich gezüchtet.