Le Plongeon catmarin mesure de 53 à 69 cm pour une envergure de 106 à 116 cm et un poids pour la femelle de 1500 g et pour le mâle de 1750 g.

C' est un oiseau mince et gracieux, au bec légèrement retroussé.
Il est assez facile à identifier en plumage nuptial, le dessus du corps est brun foncé soutenu, la tête et le dessus du cou sont grisâtres, avec une tache rouge sur le devant du cou, le dessous blanc contraste avec le manteau foncé, sa queue est noire et courte.
En hiver son plumage neutre le rend difficile à distinguer des autres plongeons, la face et le devant du cou sont  blanc pur, le dessus est brun foncé, finement tacheté de blanc.
Les mâles sont légèrement plus grands que les femelles, ils ont une tête plus grosse et un bec plus puissant, le cou est épais, les narines sont étroites et allongées, adaptées à la plongée, l'iris est rouge, particulièrement chez les adultes en période nuptiale.
Le corps est adapté à la nage, les pattes, placées à l'arrière du corps sont courtes, puissantes, munies de trois doigts avant palmés, adaptées à la nage elles rendent la marche au sol difficile.

Le Plongeon catmarin ne niche pas en France, c'est un visiteurs hivernal sur le territoire français, on le rencontre régulièrement sur le littoral atlantique, de la manche et de la mer du nord, épisodiquement sur le littoral méditerranéen lors des grands froids et exceptionnellement à l'intérieur  nord et centre du pays.

Le Plongeon catmarin est un oiseau très mobile, il fréquente les côtes nord de l'atlantique et du Pacifique, les Grands Lacs américains, la mer Noire, la mer Caspienne et le nord de  la mer Méditerranée.
En hiver, il reste sur les eaux intérieures le long des côtes abritées, occasionnellement à l'intérieur des terres.

Il se reproduit dans les eaux douces, surtout dans les marécages bien découverts, et peut occuper des étendues d'eau de n'importe quelle surface. Toutefois il niche fréquemment sur de petites mares.
Après la reproduction, les Plongeons catmarin se déplacent vers les eaux côtières et parfois se rassemblent en grands vols, sur de riches aires de nourrissage. Ils fouillent et se nourrissent ensemble. Un comportement agressif a pu être observé à ces moments-là.

Contrairement à d'autres plongeons qui doivent courir sur l'eau pour s'envoler, le Plongeon catmarin peut s'envoler plus aisément et nicher ainsi sur des mares de très faible superficie, jusqu'à 10 mètres de diamètre.
C'est de tous les plongeons l'espèce la plus légère et la plus agile, ses ailes de grande ampleur lui permettent aussi de  s'envoler ou se poser directement sur le sol.
 
Le Plongeon catmarin se remarque passant de longues heures à lisser ses plumes pour  imperméabiliser son plumage.
Nageur émérite, il est bien adapté à la vie dans l'eau et sous l'eau. 

Il se nourrit  souvent en eau peu profonde car, pêchant à vue, il a besoin de lumière. Sa nourriture est composée de poissons qu'il repère la tête à moitié sous l'eau afin d'échapper aux reflets, ensuite il les poursuit sous l'eau pour les saisir avec son bec, sans les transpercer. Il consomme également d'autres animaux aquatiques tels que les crustacés.
Toutefois une plongée peut durer 90 secondes, pendant lesquelles il peut parcourir plusieurs centaines de mètres à des profondeurs atteignant 10 mètres.

Même si le Plongeon catmarin est très mal à l'aise au sol, il peut parcourir de longues distances à terre, comme pour déplacer ses poussins vers une autre mare lorsqu'il est dérangé.

Le Plongeon catmarin est monogame, le couple a des liens permanents, il réoccupe le même territoire chaque année et souvent le même nid.
Il niche souvent en petite colonies, défendant toutefois les abords immédiats de son propre nid..
Les deux partenaires passent l'hiver ensemble et au printemps les oiseaux volent autour du secteur de nidification en poussant des gémissements sonores et des cris grinçants.
Le mâle choisit le site du nid, toujours près de l'eau.
C'est un simple amas de plantes aquatiques ou de mousses façonné en cuvette peu profonde.

En mai, la femelle pond 1 à 3 oeufs, couleur chamois-olive, marqués de brun-noir.
L'incubation dure 27 jours, assurée par le couple, en forte proportion pour la femelle. 
Vers 2 à 3 semaines, les jeunes nagent la majeure partie du temps à nager, mais restent dépendants de leurs parents pour la nourriture et la sécurité, jusqu'à la fin de leur croissance.
Ils ont leur plumage complet au bout de 7 semaines.
Ils atteignent leur maturité sexuelle à 2/3 ans.

Longévité : 24 ans

La disparition et la modification de son habitat, le drainage des zones humides, la diminution des poissons, la pollution de l'eau, les dérangements dans ses aires de nidification sont les principales menaces pour l'espèce.