Le faucon pèlerin appartient à la famille des Falconidae. Proche des faucons dans son évolution, cette famille compte parmi ses membres nord-américains 7 espèces régulièrement présentes. Le faucon pèlerin est un rapace de taille moyenne aux longues ailes pointues et à la queue longue et étroite. Ils sont facilement reconnaissables à leur couronne et à leur nuque sombres, ainsi qu'à leurs "pattes" sombres, qui sont caractéristiques de tous les plumages. Les adultes ont des parties supérieures bleu-gris à brun-gris et un ventre et des pattes barrés. Les parties inférieures varient du blanc brillant au chamois. Les jeunes oiseaux ont des parties supérieures brun foncé, une poitrine et un ventre chamois, et des stries verticales foncées sur la poitrine et le ventre.
Le faucon pèlerin jouit d'une répartition essentiellement mondiale ; il n'est absent en tant que nicheur que du bassin amazonien, du désert du Sahara, des steppes de l'Asie centrale et orientale, et de l'Antarctique. Trois sous-espèces de pèlerins ont été décrites en Amérique du Nord : Le pèlerin de Peale(F. p. pealei) est le plus grand et le plus foncé, et habite les chaînes d'îles du nord-ouest du Pacifique ; le pèlerin arctique(F. p. tundrius) est une petite forme pâle, très migratrice, qui se reproduit dans la toundra arctique de l'Amérique du Nord et du Groenland ; et le pèlerin américain(F. p. anatum) est intermédiaire par sa taille, sa couleur et son comportement migratoire. Son aire de répartition s'étend sur tout le continent, atteignant celle de la toundra au nord et s'étendant au sud jusqu'au centre-nord du Mexique. Les pèlerins qui habitaient à l'origine l'ouest de la Virginie appartenaient à une sous-population anatum connue sous le nom de pèlerin des Appalaches. Ces oiseaux étaient plus grands et plus sombres que les autres de la sous-espèce.