Su informe no solo entusiasmó a los zoólogos, sino también a los cazadores de focas y balleneros que vieron un negocio lucrativo, y desde ese momento se convirtió en una presa codiciada por los marineros, que la cazaron en gran número hasta su extinción en 1768.

Tenía una piel exterior muy gruesa, de 2,5 centímetros, para evitar lesiones causadas por las rocas afiladas y el hielo y posiblemente para evitar que la piel no sumergida se secara.

Era lisa en el lomo y áspera en los costados, con depresiones en forma de cráteres probablemente causadas por parásitos.

[4]​ Las extremidades anteriores medían aproximadamente 67 cm (26 pulgadas) de largo y la aleta caudal estaba bifurcada.

El labio superior del animal era grande y ancho, y se extendía tanto mucho más allá de la mandíbula, de modo que la boca parecía estar ubicada debajo del cráneo.

[4]​ La vaca marina también tenía dos placas queratinosas, llamadas ceratodontes, ubicadas entre el paladar y la mandíbula, que se usaban para masticar.

[14]​[15]​ Según Steller, estas placas (o "almohadillas masticatorias") se mantenían unidas por papilas interdentales, una parte de las encías, y tenían muchos orificios pequeños que contenían nervios y arterias.

[11]​[4]​ La vaca marina de Steller tenía ojos pequeños ubicados a medio camino entre las fosas nasales y las orejas con iris negros, globos oculares lívidos y comisuras palpebrales que no eran visibles externamente.

El animal no tenía pestañas, pero al igual que otras criaturas buceadoras como las nutrias marinas, la vaca marina de Steller tenía una membrana nictitante que cubría sus ojos para evitar lesiones mientras se alimentaba.

[11]​[4]​ Se cree que la columna vertebral de la vaca marina tenía siete vértebras cervicales (cuello), 17 torácicas, tres lumbares y 34 caudales (cola).

Sus costillas eran grandes, con cinco de 17 pares haciendo contacto con el esternón; no tenía clavículas.

[4]​ La evidencia genética indica una evolución convergente con otros mamíferos marinos en genes relacionados con las funciones metabólica e inmune, incluida la leptina asociada con la homeostasis energética y la regulación reproductiva.

[14]​ Al igual que otros sirenios, la vaca marina de Steller era un herbívoro obligado y pasaba la mayor parte del día alimentándose, levantando sólo la cabeza cada 4 o 5 minutos para respirar.

La vaca marina probablemente se alimentaba de varias especies de algas, que han sido identificadas como Agarum spp., Alaria praelonga, Halosaccion glandiforme, Laminaria saccharina, Nereocyctis luetkeana, y Thalassiophyllum clathrus.

[4]​ La vaca marina usaba sus extremidades delanteras para nadar, alimentarse, caminar en aguas poco profundas, defenderse y aferrarse a su pareja durante la cópula.

Es posible que las vacas marinas de Steller también hayan tenido una relación mutualista (o posiblemente incluso parásita) con las especies de aves marinas locales; Steller observó a menudo aves posadas en los lomos expuestos de las vacas marinas, alimentándose del parásito Cyamus rhytinae; esta relación única que desapareció con las vacas marinas puede haber sido una fuente de alimento para muchas aves, y es similar a las interacciones registradas entre los picabueyes (Buphagus) y la megafauna africana actual.

[23]​ †Anomotherium langewieschei †Miosiren kocki Trichechus inunguis Trichechus manatus Trichechus senegalensis †Eotheroides aegyptiacum †Halitherium schinzii †Priscosiren atlantica Dugong dugon †Metaxytherium krahuletzi †Metaxytherium serresii †Metaxytherium medium †Metaxytherium floridanum †Metaxytherium crataegense †Metaxytherium arctodites †Dusisiren jordani †Hydrodamalis cuestae †Hydrodamalis gigas †Dusisiren reinharti †Dusisiren jordani †Dusisiren dewana †Dusisiren takasatensis †Hydrodamalis cuestae †Hydrodamalis spissa †Hydrodamalis gigas La vaca marina de Steller era miembro del género Hydrodamalis, un grupo de grandes sirenios, cuyo taxón hermano era Dusisiren.

El zoólogo Eberhard von Zimmermann describió formalmente a la vaca marina de Steller en 1780 como Manati gigas.

El nombre Hydrodamalis gigas, la combinatio nova correcta si se reconoce un género separado, fue utilizado por primera vez en 1895 por Theodore Sherman Palmer.

[33]​ Se sabe que Adolf Erik Nordenskiöld, Benedykt Dybowski y Leonhard Hess Stejneger desenterraron muchos restos esqueléticos de diferentes individuos a finales del siglo XIX, a partir de los cuales se ensamblaron esqueletos compuestos.

Esto sugiere que la vaca marina tenía un área de distribución mucho más extensa en tiempos prehistóricos.

Sin embargo, no se puede excluir que estos fósiles pertenezcan a otras especies de Hydrodamalis.

[40]​ Los restos de tres individuos se encontraron conservados en la Formación South Bight de Amchitka; como los depósitos interglaciares del Pleistoceno tardío son raros en las Aleutianas, el descubrimiento sugiere que las vacas marinas abundaban en esa época.

Tenían la misma diversidad genética que la última población, bastante endogámica, de mamuts lanudos en la isla Wrangel.

[22]​[38]​ Sin embargo, en tiempos históricos, la caza aborigen había agotado las poblaciones de nutrias marinas sólo en áreas localizadas,[38]​ y como la vaca marina habría sido presa fácil para los cazadores aborígenes, las poblaciones accesibles pueden haber sido exterminadas con o sin la caza simultánea de nutrias.

En un segundo intento, un mes después, un arponero atravesó a un animal y los hombres que estaban en la orilla lo arrastraron mientras otros lo apuñalaban repetidamente con bayonetas.

Esta recompensa inspiró a los comerciantes marítimos de pieles a desviarse hacia las Islas del Comandante y reabastecer sus suministros de alimentos durante las expediciones del Pacífico Norte.

Peter bebió la grasa en tazas y Steller describió que sabía a aceite de almendras.

La mayoría se recolectaron durante esta época, lo que limitó el comercio después de 1900.

[12]​ Algunos todavía se venden comercialmente, ya que el hueso cortical altamente denso es muy adecuado para fabricar artículos como mangos de cuchillos y tallas decorativas.