Первобытный бизон распространился в эпоху плейстоцена в условиях холодного засушливого климата. Животное отличалось более крупными размерами по сравнению с современным американским бизоном и европейским зубром. Высота бизона плейстоценового периода могла превышать 200 см в холке, а вес составлял 1–1,5 т. Несмотря на крупные размеры, бизон отлично преодолевал обширные пространства.
Для первобытного бизона была характерна крупная голова с массивными, расходящимися в стороны рогами. У самых крупных животных размах рогов мог составлять 170–190 см.

 
Большая голова бизона поддерживалась мощными мышцами, прикрепленными к верхним отросткам первых грудных позвонков. За счет этих отростков на спине у бизона был сформирован горб. Строение бизона во многом было обусловлено необходимостью адаптироваться к сложному климату: широкий вход в носовую полость позволял согревать холодный воздух, а широко расставленные глаза с утолщенными стенкам защищали от ветра.