Мех у выхухоли густой, бархатистый, очень прочный. Окраска спины серовато- или тёмно-коричневая, брюшка серебристо-серая или серебристо-белая. Хвост длинный, уплощённый с боков, покрыт тёмно-бурой кожей с роговыми чешуйками и редкими жёсткими волосами. На верхнем гребне хвоста идёт киль из более длинных волос. У основания хвоста, в утолщении находится кожная железа, производящая маслянистый мускус; он служит смазкой, предохраняющей шерсть от намокания. Мех настолько хорошо удерживает воздух, что в нём поселяется жучок-паразит Silphopsyllus desmanae, неприспособленный к дыханию в воде.

Зубов у выхухоли — 44. Выхухоли практически слепы, но обладают развитым обонянием и осязани
Выхухоль ведёт полуводный образ жизни. Излюбленные места её обитания — пойменные водоёмы (затоны, старицы) с площадью водного зеркала 0,1—0,5 га и глубиной 1,3—5 м, с богатой водно-болотной растительностью и облесенными берегами. Рек с быстрым течением она избегает. Большую часть года выхухоль живёт в норах, имеющих выход только под водой. Длина нор в отлогих берегах зачастую превышает 12 м, в крутых она короче — 2—3 м. Основная гнездовая камера обычно расположена под корнями дерева, пня или большого куста. Такое расположение маскирует камеру и защищает её от обвалов. В период половодья норы часто затопляются, и зверьки их покидают, укрываясь на деревьях и в неглубоких временных норах, вырытых на незатопленных участках берега. В водоёмах с сильными колебаниями уровня воды норы многоярусные.

Выхухоль всеядна и чрезвычайно прожорлива: за сутки взрослый зверь съедает почти столько же, сколько весит сам. Летом она питается главным образом малоподвижными донными животными: брюхоногими моллюсками, личинками насекомых (особенно ручейников и жука-радужницы), пиявками. Зимой существенную прибавку к её рациону составляет мелкая рыба и растительные корма (клубни стрелолиста, корневища кубышки, ежеголовника, стебли рогоза, тростника).

Летом выхухоли живут поодиночке или парами; зимой в одной норе могут собираться до 12—15 разновозрастных зверьков. Выхухоли мигрируют в течение года. Весной при паводках они отселяются из нор в поисках подходящих убежищ. Летом придерживаются одних и тех же мест; но ближе к осени покидают мелкие вымерзающие водоёмы и уходят на зимовку в непромерзающие. Эти переходы составляют от нескольких сот метров до 2 км.

Выхухоли по возможности селятся рядом с бобрами, извлекая из этого сожительства большую пользу. Они используют бобровые постройки в качестве убежищ и безопасных путей передвижения. Кроме того, рыбаки избегают ставить сети возле бобровых хаток, поскольку бобры их рвут. Для бобров эти отношения также небесполезны, поскольку выхухоли поедают брюхоногих моллюсков, являющихся промежуточными хозяевами червя-трематоды, который вызывает у бобров опасное заболевание стихорхоз. Поедая моллюсков, выхухоль снижает риск заражения бобров этим гельминтом. При непосредственных контактах бобр и выхухоль ведут себя неагрессивно и даже дружелюбно.
Половая зрелость наступает в возрасте 10—11 месяцев. При благоприятных условиях выхухоль может размножаться в любое время года. В период размножения выхухоли (обычно молчаливые) издают своеобразные звуки: самцы громко стрекочут, самки издают нежные, мелодичные звуки. Гон сопровождается драками между самцами.

После 45—50 дней беременности рождается от 1 до 5 детёнышей, слепых, голых и беспомощных. Масса новорождённого 2—3,3 г (почти вдвое меньше новорождённого крысёнка). Пики рождаемости приходятся на конец мая — июнь и ноябрь — декабрь. Приплодов в году 2. Если самку потревожить, она перевозит потомство в другую нору, посадив его на спину. Самец находится при выводке. В месячном возрасте детёныши начинают кормиться взрослой пищей; в 4—5 месяцев становятся самостоятельными.

В неволе выхухоли доживают до 5 лет, в природе — до 4.