Lông hải ly có nhiều màu sắc khác nhau nhưng thường có màu nâu sẫm. Lớp da của hải ly có hai loại lông. Phần lông phủ bên ngoài thì thô và dài và lớp lông nệm bên trong mượt mà hơn. Hải ly có đầu tròn, đuôi hình tay chèo dẹp và to, chân sau có màng bơi, chân trước không màng và nhỏ hơn, có móng vuốt. Đây là loài gặm nhấm lớn nhất tại Bắc Mỹ và là loài gặm nhấm lớn thứ hai trên thế giới (sau lợn nước tại Nam Mỹ). Hải ly trưởng thành thường nặng từ 15 đến 35 kg (33-77 lb), dài khoảng 1 mét (3,3 ft). Những hải ly già và lớn cân nặng đến 45 kg (100 lb).[6]

Hải ly hoạt động về đêm. Chúng giỏi bơi lặn và chậm chạp trên đất liền nên có chiều hướng ở dưới nước nhiều nhất có thể. Chúng có thể lặn lâu đến 15 phút. Một tuyến bã gần cơ quan sinh dục của chúng tiết ra một chất dầu gọi là castoreum được dùng để làm cho da và lông mềm, không thấm nước. Một lớp mỡ dưới da giữ cho hải ly khỏi lạnh vì môi trường nước. Mắt của hải ly có thể nhìn rõ dưới nước. Mũi và tai của chúng được bịt trong lúc lặn. Đuôi dẹp, rộng và có phủ vảy sừng có tác dụng báo nguy và cũng dùng để làm nơi dự trữ mỡ.

Hải ly xây ổ bằng cây con, nhánh cây và bùn trong các hồ hay suối. Những ổ này có thể nằm giữa vùng nước bao quanh hay vùng đất sát mép nước gồm có hang được khoét sâu vào bờ sông. Hải ly nổi tiếng với việc xây đập ngang suối và làm ổ trong hồ do chúng tạo ra sau khi xây đập. Lối vào ổ hay hang thường nằm dưới nước. Khi gặp nguy hiểm, một con hải ly sẽ đập đuôi xuống nước để báo nguy cho các thành viên trong gia đình của nó biết.

Đập được xây bằng cây rụng lá theo mùa, đặc biệt là các loài cây bạch dương và liễu. Phần vỏ cây bên trong, nhành cây, cây non và lá là một phần thức ăn quan trọng của hải ly. Cây bị đốn ngã bằng bộ răng hàm chắc khỏe của chúng. Chân trước có móng vuốt dùng để đào xới đất, kéo vật dụng. Một số nhà nghiên cứu chứng minh rằng tiếng nước chảy có ảnh hưởng đến việc khi nào và nơi đâu chúng sẽ xây đập. Ngoài việc tạo nên một chỗ an toàn cho hải ly trú ẩn, những ao hồ của hải ly cũng là nơi cư trú của các loài chim tìm mồi dưới nước và những động vật sống dưới nước khác. Đập hải ly giúp giảm sự xâm thực đất và có thể giúp giảm lụt. Trong mùa hè, hải ly ăn cỏ, rau súng, cỏ nến, và những loại thực vật thuỷ sinh khác.

Hải ly thường giao phối cả đời. Các hải ly con thường ở chung với cha mẹ chúng đến 2 năm tuổi. Hải ly châu Mỹ khác biệt với họ hàng của nó là hải ly châu Âu ở chỗ chúng có bộ răng chắc khỏe và khả năng sinh sản tốt hơn.[7]