在欧亚大陆，水田鼠是个体最大的田鼠，体长通常超过150mm，尾长稍大于体长之半，约占体长的56%。尾巴基部粗，向末端逐渐明显变细。
尾毛短而密，尾毛长约4-5mm，几乎将尾上的鳞片全覆盖住，尾尖稍形成一束小笔巴。尾巴向前拉，约达其肩部。
尾巴在水中挥摆，使其在水中向前游泳，同时尾又如船舵，可以控制其游泳的方向。头较圆，颈短，外观看，似乎头直接联接在躯体上。嘴闭上时，上门齿稍突伸出口外，上吻也略向前伸。吻垫小，无毛。吻垫与无毛的上唇中沟相连接。
眼小，位于嘴与耳朵之间的1/2处。耳朵发育良好，轮廓为半圆形，不太高，隐于毛被下。耳孔内侧的肉质瓣发达，呈钝三角形状，无毛。耳朵内外均有一层较长的毛。四肢短粗，后肢略长于前肢。
前脚宽而粗。5个前指中，拇指退化，变小，比最小的掌垫还要小，其背面有十分扁的指甲。其中4个前指中，第3指最长，第4指仅比第3指略短；第2指约达第3指中部；第5指仅略超过第4指基部。此4个前指均具爪。爪相当发达，但较细，并且稍弯曲。掌垫5个，均发育良好。
其中后面两个掌垫最大，二者差不多等大，位于第3指基部与第4指基部中间的掌垫最小。后脚大，脚趾部两侧均生有较短的梳状穗毛，游泳时扩大了后脚的面积，便于划水；但后趾间没有蹼，与后部趾间有半蹼的麝鼠不同。后脚5趾。第1趾最短，仅略超出第2趾的基部；第5趾稍长一些，可达第4趾中部；第2、第3和第4趾差不多等长，其中第3趾稍长一些，为5个脚趾中最长的。爪比前脚爪稍粗大。
后脚掌裸露，只有第3趾基部稍有稀疏而柔软的短毛。蹠垫5个，均十分发达。后内侧在第一趾（最短的脚趾）基部的蹠垫最大，轮廓近似半圆形；第5趾基部的蹠垫，轮廓也似半圆形；其他三个蹠垫均为窄卵圆形。乳头8个。两对在胸部，两对在腹部。
水田鼠毛色随亚种变化较大。现只对中国亚种的毛色稍作介绍。新疆的水田鼠，背毛棕褐色、灰褐，乃至黑褐色；腹毛的毛基铁灰色，毛尖土黄，或腹毛灰色为主，毛尖稍有棕黄色，但棕黄色面积不大；体侧比背色稍浅，有的亚种有棕黄色泽，有的亚种没有棕黄色泽。
尾巴背面毛色相同，均为黑褐色，尾底面稍有灰色，但并没构成背与底明显的二色。前、后脚背面黑褐色。头顶与背色同，头侧和颊部，有时包括耳朵，似腹色，有深棕黄色泽。
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