El Halcón Peregrino tiene una longitud corporal de 34-58 centímetros y una envergadura de alrededor de 80 a 120 centímetros.
El macho y la hembra tienen marcas y plumaje similares, pero como en muchas aves de rapiña, las hembras miden hasta 30 por ciento más que los machos. Los machos pesan de 440-750 g, y las hembras, sensiblemente más grandes, pesan 910-1500 g.
El halcón peregrino se alimenta casi exclusivamente de aves de tamaño medio, como palomas, aves acuáticas, aves canoras y aves zancudas.
En Norteamérica, la presa ha variado en tamaño desde colibríes de 3g a grullas de 3.1kg. Aparte de los murciélagos tomados en la noche, rara vez caza pequeños mamíferos, pero en ocasiones toma ratas, ratones de campo, liebres y ardillas; las poblaciones costeras se alimentan casi exclusivamente de aves marinas.
Los insectos y reptiles constituyen una pequeña proporción de la dieta, que varía mucho dependiendo de la disponibilidad de otras presas.
En las zonas urbanas, el elemento principal de la dieta del peregrino es la paloma, que comprenden el 80% o más de la ingestión dietética. Otras aves comunes de la ciudad también son tomadas con regularidad, como vencejos, auratus, estorninos pintos, petirrojos americanos y diversos córvidos.
El halcón peregrino caza al amanecer y al atardecer, cuando las presas son más activas, pero en las ciudades también son nocturnos, en particular durante los períodos de migración, cuando la caza en la noche puede ser frecuente. Las aves migratorias nocturnas tomadas por peregrinos incluyen especies tan diversas como el cuco de pico amarillo y codornices comunes.
Realiza velos en picado, a velocidades superiores a los 300 km/h. La presión del aire a unos 320 km / h podría dañar los pulmones de un ave, pero los pequeños tubérculos óseos en las fosas nasales de un halcón peregrino guían las ondas de choque de aire que entran en las fosas nasales, lo que le permite al pájaro respirar con más facilidad durante la caída por la reducción de la variación de la presión del aire. Para proteger sus ojos, los halcones usan sus membranas nictitantes (tercer párpado) para difundir las lágrimas y la limpieza de suciedad de sus ojos mientras mantiene la visión. La presa es golpeada y capturada en el aire; el halcón peregrino golpea a su presa, aturdiéndola o matándola, y luego vuelve para cogerla en el aire. El peregrine caerá al suelo y comerá allí si es demasiado pesada para llevar. La presa es desgarrada antes de su consumo.
El halcón peregrino es conocido como el animal más rápido del planeta, en su caída «en picado», que implica elevarse a gran altura y luego caer a velocidades de más de 320 km/h, y golpear una de las alas de su presa a fin de no dañarse a sí mismo en el impacto. Un estudio que probó la física ideal de vuelo de un halcón encontró un límite de velocidad teórica a 400 km/h para el vuelo a baja altura y 625 km/h para el vuelo a gran altitud. En 2005, Ken Franklin registró un halcón a una velocidad máxima de 389 km/h