Mesteacănul de râu este un copac bifurcat, ușor înclinat, cu o coroană neregulată. Crește până la 80 de picioare în înălțime.
Ecoaja este netedă, variind de la alb-crem la alb-argintiu strălucitor până la brun-roz și se desprinde neregulat în solzi de hârtie. Partea inferioară a stratului de descuamare este colorată în roșu. Cu timpul, scoarța devine groasă, fisurată și zgrunțuroasă, cu lenticeli orizontale întunecate și expandate.
Tigurile sunt subțiri și foarte suple, de culoare brun-roșcată și netede până la ușor păroase. Mugurii sunt subțiri și pot fi ușor păroși. Nu există miros sau gust de wintergreen atunci când se taie crengile, așa cum se întâmplă în cazul mesteacănului galben.
Frunzele sunt alterne, simple, ovale până la aproape 4 fețe, cu o lungime de aproximativ 1 până la 3 inci, cu margini duble în formă de dinți de fierăstrău, cu baza în formă de pană pedunculată, de culoare verde lucios în partea superioară și palidă și pufoasă în partea inferioară, sau cel puțin pe nervura mediană și există adesea glande rășinoase mici. Tulpinile frunzelor sunt păroase. Frunzele mai mari sunt, de obicei, lobate puțin adânc. Există, de obicei, între 5 și 12 perechi de nervuri laterale. Culoare galben mată toamna.
Flori: Arborele este monoic, adică cu flori masculine și feminine separate. Florile masculine (staminate) apar într-un grup de 2 până la 3 catrințe atârnate de culoare verde-roșiatică, care apar lângă capetele crengilor toamna și apoi se alungesc primăvara, până la 5 cm lungime. Florile individuale au o lungime de numai 1/8 de centimetru, sunt gălbui, cu 2 stamine, un caliciu cu 4 lobi și sunt oarecum ascunse de bractee mici. Florile feminine (pistilat) apar odată cu frunzele și sunt niște catrințe verzui, drepte, cu o lungime de aproximativ 3/4 până la 1-1/4 inch, înapoia vârfului, pe aceleași crengi ca și florile masculine, de obicei. Ele au un ovar, o pereche de stiluri, dar nu au caliciu sau petale. Florile feminine sunt în grupuri de trei, ascunse de o brățară. Catrințele sunt denumite și „amente”.
Fructe: Polenizarea se face prin vânt. Florile feminine ajung la maturitate într-un con cilindric vertical cu peduncul scurt și nelemnoasă, de culoare maronie, cu multe solzi păroși cu 3 lobi. La maturitate, bractee ale florilor au devenit solzi uscați, fiecare solz având atașate trei semințe păroase cu 2 aripi (sau nuci) care se dispersează prin vânt și apă la începutul verii până în primăvara următoare. În solurile umede, semințele germinează rapid. Copacii tineri nu formează semințe. Semințele sunt în jur de 375.000 pe kilogram.
Habitat: Mesteacănul de râu crește în apropierea surselor de apă, în sol bogat și umed, slab drenat sau bine drenat. S-a adaptat la plantațiile peisagistice departe de apă și crește bine dacă este asigurată o umiditate adecvată. Este necesar soare deplin – nu este tolerant la umbră. Nu se răspândește din coroana rădăcinilor sale, dar va reînsemna din butuc. Această specie este uneori supusă unui atac de antracnoză a frunzelor.
Nume: Genul, Betula, este cuvântul latin pentru mesteacăn. Specia, nigra, este cuvântul latin pentru „negru” și se referă la culoarea aproape neagră a scoarței vechi și de aici începe o confuzie în denumirile comune. În secolul al XIX-lea, specia a fost numită uneori Betula rubra, care corespunde denumirii comune alternative de „mesteacăn roșu” și se referă la nuanța roșiatică a scoarței exfoliante. Celălalt nume alternativ de „mesteacăn negru” nu ar trebui să fie aplicat, deoarece este mai potrivit pentru mesteacănul dulce, B. lenta, așa cum era în secolul al XIX-lea. Prin urmare, a fost acceptată denumirea de „mesteacăn de râu”, care se potrivește oarecum cu denumirea mai veche de „mesteacăn de apă”, care a fost aplicată datorită afinității speciei pentru habitatele riverane. Numele de „mesteacăn” în sine derivă dintr-un cuvânt teutonic vechi. Numele de autor pentru clasificarea plantelor – „L.” – se referă la Carl Linnaeus (1707-1778), botanist suedez și dezvoltatorul nomenclaturii binomiale a taxonomiei moderne.
Comparații: Scoarța de mesteacăn de râu se exfoliază într-un mod diferit de cea a mesteacănului de hârtie, unde textura este mai uniformă și exfolierea este de la o bandă la o foaie. De asemenea, scoarța de mesteacăn de hârtie, B. papyrifera, este albicioasă, fără a avea brazdele întunecate ale scoarței mai vechi. A se vedea mai jos pentru o comparație cu frunzele.