海狸鼠的体形与水獭相似，是一种性情较温顺的大型啮齿类动物。它酷似老鼠，但体型比老鼠大，而且较肥胖。成年母鼠的体重为15.5～16千克，公鼠体重大于母鼠。海狸鼠的体长为50～60厘米。
海狸鼠头大嘴尖，上颌长，下颌短。上唇生长着稀少而长的浅白色胡须。
海狸鼠的牙齿与家兔的牙齿相似，两对橘黄色的门齿突出唇外。唇将口腔与门齿隔开，以保证在咬断水下根茎植物时，避免水流入口腔。
海狸鼠的眼小，位于前额表面，在水中游泳时可四面观望。
海狸鼠的鼻孔有发达的闭合肌，能够在潜水时使鼻孔完全闭合，避免水流入鼻内。
海狸鼠的耳朵小而圆，耳壳内生长有致密的绒毛，能防止水流入耳内。
海狸鼠的四肢较短而粗，脚上无毛。前肢特别短，五趾间无蹼，是运动爪，可用来采集食物及梳理自身的被毛。后肢较长，一趾独立，其余四趾像水禽一样有蹼，在水中游泳时可像木桨一般来回划动。
海狸鼠的尾巴呈长圆锥形，长30～35厘米。其外表覆盖着深灰色的角质鳞片，还长有褐色稀疏的粗毛。
海狸鼠背部毛的标准色为黄褐色，绒毛的标准色为棕色。腹部毛的颜色比背部浅，而绒毛比背部的绒毛密而厚，呈浅褐色。
