Ее сжатое с боков тело напоминает диск; спинной и анальный плавники не имеют колючек; хвостовой плавник утрачен — вместо него развита кожная складка, а сама кожа покрыта мелкими костными бугорками. Люди в разных точках планеты давали рыбе разные имена. В русском, итальянском, французском и других языках она сравнена с Луной, в английском — с Солнцем (sunfish), в китайском — с колесом (翻車魚), а поляки назвали ее просто головой (samogłów). Латинское же наименование рыбы означает «мельничный жернов». Это самая крупная костная рыба из известных науке. Когда детеныши выходят из икринок, их длина не превышает 2,5 мм, а затем начинается резкий рост. Взрослая луна-рыба весит около 1800 кг, то есть в 60 миллионов раз больше, чем вылупившийся малек. Великан, попавший в Книгу рекордов Гиннесса, был пойман 18 сентября 1908 года недалеко от Сиднея. Его длина составляла 3,1 м, ширина — 4,26 м, масса — 2235 кг.
Луна-рыба остается одним из наименее изученных представителей океанской фауны: ее слишком сложно встретить в естественной среде обитания. Она не является целенаправленным объектом рыболовного промысла: ее мясо употребляют в пищу только в некоторых регионах Азии, и потому, если луна-рыба попадается в сети, ее обычно отпускают обратно в море. Так недавно произошло у побережья Сеуты: небольшого испанского полуэксклава на северном побережье Африки, прямо напротив Гибралтара. Подняв гиганта на палубу, рыбаки пригласили ученых, и те занялись измерениями. В длину рыба достигала 3,2 метра, в ширину — 2,9 метра. Для сравнения: кровать «king-size» имеет размеры 2,03×1,9 м. Установить массу рыбы не удалось: в распоряжении биологов были только весы с максимальной отметкой 1000 кг. Судя по ее параметрам, рыба может весить две тонны. Она была отнесена к подвиду Mola alexandrini.
Взяв образцы ДНК, команда выпустила рыбу обратно в море.