Nilwarane zählen zu den größten Echsen Afrikas, obwohl eine frühere Unterart, die heute als Varanus ornata anerkannt ist, genauso groß oder sogar größer werden kann. Jungtiere sind etwa 30 cm lang und wiegen rund 26 g, ausgewachsene Tiere erreichen jedoch eine Länge von 2,4 m und besitzen einen beeindruckend kräftigen Körperbau. Scharfe Krallen und starke, muskulöse Beine erleichtern ihnen das Klettern auf Bäume. Ein tiefer, robuster Schädel, stumpfe, zermalmende Backenzähne und ein gebogener Unterkiefer ermöglichen es Nilwaranen, Beutetiere mit harter Schale wie Weichtiere problemlos zu fressen. Ihre zähe Haut ist mit perlenartigen Schuppen bedeckt. Sie haben runde Nasenlöcher, die etwas weiter vorne an der Nase liegen.
Die Schnauze ist spitz. Die Zehen sind kräftig und mittellang. Der Schwanz des Nilwarans ist seitlich abgeflacht und weist einen Rückenkamm sowie einen sehr niedrigen, doppelt gezackten Kamm auf.

Nilwarane leben im Allgemeinen einzelgängerisch, wobei es außerhalb der Paarungszeit nur gelegentlich zu innerartlichen Begegnungen kommt. In Ruhephasen ruhen sie auf Ufervegetation, Bäumen, Baumstämmen und Steinen, oft an exponierten Stellen. In den kälteren Regionen Südafrikas überwintern sie in großen Felsspalten oder Erdhöhlen. Beim Laufen und der Nahrungssuche hält der Nilwaran seinen Körper hoch über dem Boden und nutzt seine lange, gespaltene Zunge, um potenzielle Nahrungsquellen aufzuspüren.
Nilwarane sind normalerweise scheu und fliehen bei Annäherung entweder oder springen ins Wasser, oft aus beträchtlicher Höhe. Sie sind gute Schwimmer. Wenn sie in die Enge getrieben und bedroht werden, krümmen sie den Rücken, strecken sich auf die Beine und zischen, blähen ihren Körper auf und schlagen mit dem Schwanz. Diese Schwanzbewegungen können schmerzhafte Wunden verursachen. Im äußersten Notfall beißt ein in die Enge getriebener Nilwaran zu und sondert aus seiner Kloake ein übelriechendes Sekret ab, um einen Angriff abzuwehren oder einen Verfolger zu vertreiben.