Die physikalischen Prozesse des Sedimenttransports und der Ablagerung durch begrenzte unidirektionale Strömung werden nur in einer fluvialen Umgebung erzeugt. Die physikalischen Eigenschaften, die sich aus diesen Prozessen ergeben, bieten einzigartige Kriterien für die Erkennung von fluvialen Ablagerungen. Zu den charakteristischen physikalischen Eigenschaften gehören (1) die Oberflächentextur, (2) die Partikelform, (3) die Textur, (4) das Gewebe, (5) die Sedimentstrukturen, (6) die Schichtung, (7) die Abfolge von Strukturen, Schichtung und Texturen, (8) Kolkoberflächen und (9) lokale und regionale geometrische Muster. Andere Aspekte wie Mineralogie, detritische Klasten und Fragmente, die physikalische Beschaffenheit der assoziierten Sedimente sowie Fauna und Flora können bei der Identifizierung fluvialer Umgebungen hilfreich sein.
Punktförmige Ablagerungen, die aus der Migration von Gerinnen resultieren, sind der am häufigsten erhaltene Typ fluvialer Sandsteinkörper. Diese geomorphologischen Merkmale sind in allen mäandrierenden Bächen nahezu universell und steuern die Ablagerung von Klastika. Die häufig vorkommende Abfolge von festonartigen, strömungsgeprägten und kräuselnden, kreuzförmig gelagerten Sedimenteinheiten entsteht als Reaktion auf die Strömung über Punktleisten. Andere Arten von fluvialen Sandkörpern, wie z. B. solche, die in Schwemmfächern, verzweigten Strömen und deltaischen Verteilern abgelagert werden, weisen viele fluviale Merkmale auf, aber ihnen fehlt die Abfolge von Sedimentstrukturen, die mit der Ablagerung von Punktbars zusammenhängt.
Unidirektionale Strömungen erzeugen charakteristische Korngrößenverteilungen, die auf ein Vorherrschen von Saltation und Suspensionsformen des Partikeltransports schließen lassen. Der Strömungstransport führt zu elliptisch geformten Partikeln mit glatten Oberflächen. Detritale Tonklasten sind in der Regel erhalten, viele sind zu Ton-Eisenstein-Konkretionen umgewandelt. Mineralien, die in frischem, oxidierendem, leicht saurem Wasser chemisch stabil sind, sind in der Regel charakteristisch, z. B. Kaolinit, Feldspat und Eisen(III)-Eisen. Das Fehlen anderer Minerale wie Calcit, Glaukonit und Eisenverbindungen ist signifikant.
Die äußere Geometrie der fluvialen Ablagerungen ist wahrscheinlich das am wenigsten charakteristische physikalische Attribut. Einzelne Aufschlüsse weisen möglicherweise keine Rinnen auf, und die fluvialen Sandkörper können von einem flächigen Typ sein. Die Grenzen von Kanälen weisen jedoch abrupte Abbrüche auf, die in der Regel nur wenige hundert Meter betragen. Trends von Sandkörpern in Verbindung mit Paläostrom- und Böschungsindikatoren liefern starke Belege für die Identifizierung fluvialer Umgebungen.