Die Hornisse ist die größte in Mitteleuropa lebende Faltenwespe. Die Körpergröße der Königin beträgt von 23 bis zu 35 Millimeter, die der Arbeiterinnen 18 bis 25 Millimeter und die der Drohnen 21 bis 28 Millimeter. Als Hornissenart ist sie erkennbar an der Gestalt des Kopfes: Bei Ansicht von oben ist der hintere Abschnitt des Kopfes hinter den Komplexaugen zu den Seiten hin stark erweitert, dadurch sind die Ocellen weiter vom Kopfhinterrand entfernt als von den Komplexaugen; ihr Abstand ist mehr als doppelt so groß. Ein weiteres Merkmal zeigt sich in der Aderung der Vorderflügel: Hier mündet die erste Ader (die Radialschaltader Rs) in die parallel zum Flügelrand verlaufende Längsader (vereinigter Radius und Subcosta) weit vor dem Pterostigma oder Flügelmal in diese ein. Bei den anderen Gattungen mündet sie dicht benachbart, weniger als zweimal die Länge des Flügelmals. Meist ist die Hornisse aber bereits an der charakteristischen Färbung gut erkennbar. Kopf und Rumpfabschnitt sind schwarz, meist mit ausgedehnter roter oder braunroter Zeichnung, der Rumpfabschnitt trägt keine gelben Zeichnungselemente. Der erste Tergit des freien Hinterleibs ist nur bei dieser Art dreifarbig: der vordere Abschnitt ist rot, dahinter sitzt ein mehr oder weniger breiter dunkler Fleck, der Endabschnitt ist gelb gefärbt. Der restliche Hinterleib trägt, wie bei vielen Wespenarten, eine schwarze Zeichnung unterschiedlicher Form und Ausdehnung auf gelbem Grund. Bei Ansicht des Kopfes von vorn ist der Kopfschild (Clypeus) rein gelb gefärbt, die schwarze Zeichnung der meisten anderen sozialen Faltenwespen fehlt.[1][2][3]

In ihrem großen Verbreitungsgebiet besitzt die Hornisse einige Varianten der Färbung und Zeichnung. Diese treten teilweise regional gehäuft auf und sind von früheren Taxonomen vielfach als Unterarten beschrieben worden. Dies erscheint heute nicht mehr gerechtfertigt. Inzwischen ist bekannt, dass diese nicht nur durch breite Übergänge miteinander verbunden sind, sondern teilweise sogar Individuen mit für verschiedene „Unterarten“ typischer Zeichnung im selben Nest vorkommen können. Sie gelten heute überwiegend als Varietäten ohne taxonomischen Wert. Typisch für Mitteleuropa sind Tiere mit zwei v-förmig angeordneten roten Längsstreifen oben auf dem mittleren Rumpfabschnitt und rot gefärbter Stirn, als var. germana bezeichnet. Vor allem im nördlichen Europa überwiegen Tiere mit rein schwarzem Mesonotum und verdunkelter bis schwarzer Stirn, als var. crabro bezeichnet.[1] In England leben teilweise Hornissen mit überwiegend gelb gefärbtem Kopf, die var. vexator.[4] Vor allem aus Ostasien ist eine Reihe weiterer Farbvarietäten beschrieben worden.[5][6]

Die Königin der Mittleren Wespe (Dolichovespula media) kann für eine Hornissenarbeiterin gehalten werden. Sie ist unterscheidbar an der Färbung des Tergits (der Rückenplatte) des ersten freien Hinterleibssegments, das bei ihr ausschließlich schwarz und gelb gezeichnet ist, ohne rote oder rotbraune Anteile, außerdem trägt der Kopfschild in der Mitte eine schwarze Längszeichnung. Die anderen Hornissenarten Europas (der Gattung Vespa) sind an der Zeichnung des Hinterleibs unterscheidbar. Die in Südeuropa verbreitete, meist insgesamt heller gefärbte Orientalische Hornisse ist nur auf dem dritten und vierten Tergit des Hinterleibs gelb gezeichnet. Die aus Ostasien neu eingeschleppte Asiatische Hornisse besitzt einen überwiegend schwarzen Hinterleib mit einer breiten gelben Binde nur auf dem vierten Tergit, außerdem ist ihr Rumpfabschnitt schwarz, immer ohne rote oder braune Anteile. Aber auch ganz andere Insektenarten wie beispielsweise die Hornissenschwärmer, einige Arten der Keulhornblattwespen oder die Hornissenschwebfliege haben im Laufe ihrer Entwicklungsgeschichte Ähnlichkeit mit Hornissen gewonnen. Man deutet dies als Mimikry, die solche mutmaßlichen Nachahmer besser vor Fressfeinden schützt.