Die Flussbirke ist ein gegabelter, leicht geneigter Baum mit einer unregelmäßigen Krone. Sie wird bis zu 80 Fuß hoch.
Die Rinde ist glatt, von cremeweiß über silbrig glänzend bis rosabraun und schält sich unregelmäßig in papierartigen Schuppen. Die Unterseite der Schuppenschicht ist rot gefärbt. Mit der Zeit wird die Rinde dick, zerklüftet und zottig mit dunklen horizontalen, erweiterten Lentizellen.
Die Zweige sind schlank und sehr biegsam, rötlich-braun und glatt bis leicht behaart. Die Knospen sind schlank und können leicht behaart sein. Beim Schneiden der Zweige gibt es keinen Geruch oder Geschmack von Wintergrün wie bei der Gelben Birke.
Die Blätter sind wechselständig, einfach, eiförmig bis fast vierkantig, etwa 1 bis 3 Zoll lang, mit doppelt gesägtem Rand, an der Basis keilförmig gestielt, oberseits glänzend grün und unterseits blass und flaumig, zumindest auf der Mittelader, und es gibt oft kleine harzige Drüsen. Die Blattstiele sind behaart. Größere Blätter sind gewöhnlich flach gelappt. Gewöhnlich gibt es 5 bis 12 Paare von Seitenadern. Stumpfgelbe Farbe im Herbst.
Blüten: Der Baum ist einhäusig, d. h. mit getrennten männlichen und weiblichen Blüten. Die männlichen Blüten (staminate) erscheinen in einem Büschel von 2 bis 3 rötlich-grünen, hängenden Kätzchen, die im Herbst in der Nähe der Zweigenden erscheinen und sich dann im Frühjahr verlängern und bis zu 5 cm lang werden. Die einzelnen Blüten sind nur 1/8 Zoll lang, gelblich mit 2 Staubblättern, einem 4-lappigen Kelch und werden von kleinen Hüllblättern etwas verdeckt. Die weiblichen Blüten (Stempelblüten) erscheinen mit den Blättern und sind grünliche, aufrechte Kätzchen, die etwa 3/4 bis 1-1/4 Zoll lang sind und in der Regel von der Spitze an denselben Zweigen wie die männlichen Blüten sitzen. Sie haben einen Fruchtknoten, ein Paar Griffel, aber keinen Kelch und keine Blütenblätter. Die weiblichen Blüten stehen in Dreiergruppen und werden von einem Deckblatt verdeckt. Die Kätzchen werden auch als Amenten bezeichnet.
Frucht: Die Bestäubung erfolgt durch den Wind. Die weiblichen Blüten reifen zu einem kurzstieligen, aufrechten, zylindrischen, nicht verholzenden Zapfen heran, der bräunlich gefärbt ist und viele behaarte, dreilappige Schuppen aufweist. Die Hüllblätter der Blüten haben sich bei der Reife in trockene Schuppen verwandelt, an denen jeweils drei behaarte, zweiflügelige Samen (oder Nüsschen) hängen, die im Frühsommer bis zum folgenden Frühjahr durch Wind und Wasser verbreitet werden. In feuchten Böden keimen die Samen schnell. Junge Bäume bilden keine Samen. Die Samen sind etwa 375.000 pro Pfund.
Lebensraum: Die Flussbirke wächst in der Nähe von Wasserquellen in feuchten, nährstoffreichen, schlecht oder gut entwässerten Böden. Sie hat sich an Landschaftsbepflanzungen fernab von Wasser angepasst und wächst gut, wenn für ausreichende Feuchtigkeit gesorgt ist. Sie braucht volle Sonne und ist nicht schattentolerant. Sie breitet sich nicht über ihre Wurzelkrone aus, treibt aber aus einem Stumpf wieder aus. Diese Art wird manchmal von der Anthraknose-Blattfäule befallen.
Namen: Die Gattung Betula ist das lateinische Wort für die Birke. Die Art, nigra, ist das lateinische Wort für „schwarz“ und bezieht sich auf die fast schwarze Farbe der alten Rinde, womit die Verwirrung bei den gebräuchlichen Namen beginnt. Im 19. Jahrhundert wurde die Art manchmal Betula rubra genannt, was dem alternativen gebräuchlichen Namen „Rote Birke“ entspricht und sich auf die rötliche Färbung der abblätternden Rinde bezieht. Der andere alternative Name „Schwarze Birke“ sollte nicht verwendet werden, da er eher für die Moorbirke, B. lenta, verwendet wird, wie es im 19. Daher hat sich der Name „Flussbirke“ durchgesetzt, der in gewisser Weise mit dem älteren Namen „Wasserbirke“ übereinstimmt, der aufgrund der Affinität der Art zu Flussuferlebensräumen verwendet wurde. Der Name ‚Birke‘ selbst ist von einem alten germanischen Wort abgeleitet. Der Autorenname für die Pflanzenklassifikation – ‚L.‘ – bezieht sich auf Carl Linnaeus (1707-1778), schwedischer Botaniker und Entwickler der binomialen Nomenklatur der modernen Taxonomie.
Vergleiche: Die Rinde der Flussbirke blättert anders ab als die der Papierbirke, wo die Textur gleichmäßiger ist und die Abblätterung streifen- bis blattförmig ist. Außerdem ist die Rinde der Papierbirke (B. papyrifera) weißlich, ohne die dunklen Furchen der älteren Rinde. Siehe unten für einen Blattvergleich.