Los procesos físicos de transporte y deposición de sedimentos por flujo unidireccional confinado se producen únicamente en un entorno fluvial. Las propiedades físicas resultantes de estos procesos proporcionan criterios únicos para el reconocimiento de los depósitos fluviales. Las propiedades físicas características incluyen (1) la textura de la superficie, (2) la forma de las partículas, (3) la textura, (4) el tejido, (5) las estructuras sedimentarias, (6) la estratificación, (7) la secuencia de estructuras, estratificación y texturas, (8) las superficies de socavación y (9) los patrones geométricos locales y regionales. Otros aspectos, como la mineralogía, los clastos y fragmentos detríticos, el carácter físico de los sedimentos asociados y la fauna y la flora, pueden ayudar a identificar los ambientes fluviales.
Los depósitos de barras puntuales resultantes de la migración de canales son el tipo de cuerpos de arenisca fluvial más comúnmente conservados. Estos rasgos geomórficos son casi universales en todos los arroyos serpenteantes, y controlan la deposición clástica. La secuencia comúnmente desarrollada de unidades sedimentarias de festón, laminadas por la corriente y onduladas de lecho cruzado se desarrolla en respuesta al flujo a través de barras puntuales. Otros tipos de cuerpos arenosos fluviales, como los depositados en abanicos aluviales, arroyos trenzados y distribuidores deltaicos, presentan muchas características fluviales, pero carecen de la secuencia de estructuras sedimentarias relacionadas con la deposición en barras puntuales.
Las corrientes unidireccionales producen distribuciones granulométricas características, que sugieren un predominio de los modos de saltación y suspensión del transporte de partículas. El transporte por corriente produce partículas de forma elíptica con superficies lisas. Los clastos arcillosos detríticos se conservan comúnmente, muchos de ellos alterados a concreciones de arcilla-hierro. Son característicos los minerales químicamente estables en agua fresca, oxidante y ligeramente ácida, como la caolinita, el feldespato y el hierro férrico. La ausencia de otros minerales como la calcita, la glauconita y los compuestos de hierro ferroso es significativa.
La geometría externa de los depósitos fluviales es probablemente el atributo físico menos característico. Los afloramientos individuales pueden no mostrar canalización, y los cuerpos de arena fluvial pueden ser de tipo manto. Los límites de los canales, sin embargo, muestran pellizcos abruptos, comúnmente en unos pocos cientos de pies. Las tendencias de los cuerpos de arena en relación con los indicadores de paleocorriente y de pendiente proporcionan una fuerte evidencia de apoyo para identificar los ambientes fluviales.