De bruine rat verschilt van de eveneens in Europa voorkomende zwarte rat (Rattus rattus) door de kortere, behaardere oren, de kleinere ogen en de kortere, dikkere staart.
Ook is de staart bij de bruine rat aan de onderzijde lichter gekleurd dan aan de bovenzijde, terwijl de staart van de zwarte rat uniform gekleurd is.
De zwarte rat heeft over het algemeen een zwarte vacht en de bruine rat een grijsbruine, maar er bestaan ook bruine ratten met een zwarte vacht en zwarte ratten met een bruine vacht.

In sommige populaties is 1 of 2% van alle bruine ratten melanistisch. (Melanisme is het tegenovergestelde van albinisme en betekent dat een enkel individu van een (meestal dier)soort een overwegend zwarte kleur heeft, terwijl andere individuen een andere, meestal lichtere kleur hebben.)

Inmiddels komt de zwarte rat in Nederland in het wild bijna niet meer voor.
Sporadisch wordt hij nog aangetroffen in een pakhuis in havens, als hij meekomt met bijvoorbeeld een vracht graan.
Als in de Nederlandse natuur een rat wordt waargenomen, zal het dus bijna altijd om een bruine rat gaan.

In België worden ze zeer zelden (een tiental in 2012) en sterk verspreid waargenomen.

Toen de bruine rat zich in Europa had gevestigd werd het een hevige concurrent van de zwarte rat, door zijn betere aanpassingsvermogen aan het koude klimaat.
Als een bruine en een zwarte rat samen in een kooi worden gestopt, doodt de bruine rat de zwarte en eet hem vaak op.
Omdat de vlooien van de zwarte rat de belangrijkste overbrengers waren van de pest, werd met de aankomst van de bruine rat tevens de pest grotendeels een halt toegeroepen.
De bewering dat de bruine rat de pestrat was, is dus onjuist.
Daarentegen heeft het dier er juist voor gezorgd dat de zwarte rat, als cultuurvolger, uit Europa werd verdrongen en daarmee ook de pest.

De bruine rat vestigt zich het liefst in een vochtige en een niet te warme omgeving.
De bruine rat voelt zich dus al snel ergens thuis, vooral in de buurt van de mens.
Zijn favoriete habitats zijn kelders, kruipruimten, schuren, stallen, vuilnisbelten, graan- en houtopslagplaatsen, aan de rand van sloten en dijken, onder de grond in uitgebreide holen en op sommige plekken in de buurt van riolen en ander vervuild water.
Bruine ratten leven echter ook in gebieden waar geen mensen voorkomen, zoals op onbewoonde eilanden.
In sommige delen van Rusland zijn bruine ratten zo'n zeventig kilometer van menselijke nederzettingen aangetroffen.
In tropische gebieden houden ze zich echter meestal in de buurt van nederzettingen op, tenzij er weinig concurrentie met andere knaagdieren is.
Een bruine rat die 's zomers in de natuur bij slootkanten leeft, trekt 's winters vaak naar de warmte van huizen.

Het territorium wordt meestal niet ver van de voedselbronnen gevestigd.
Hij graaft een hol met een diameter van 65 tot 90 millimeter, vaak in een oever of onder een boomwortel, maar ook in de vlakke grond.
Ook maakt hij nesten onder vloeren, in hooimijten, tussen muren en in andere holle ruimtes rond menselijke nederzettingen.
Bij de ingang van het hol laat de rat meestal hopen aarde achter, die in de loop van de tijd vanzelf wordt platgestampt.
In open gebieden graven de dieren ondergrondse gangenstelsels, die zelden dieper gaan dan vijftig centimeter.
Holen zijn bovengronds aan elkaar verbonden met paadjes.

Zijn actieradius is veel groter en kan soms enkele vierkante kilometers bedragen.
Op een nacht kunnen ze tot vier kilometer afleggen, waarbij ze zich meestal langs heggen en struiken bewegen.
De grootte van dit gebied is omgekeerd evenredig aan het voedselaanbod en zal daarom in een stad veel kleiner zijn dan op het platteland.

De bruine rat is voornamelijk 's nachts actief, in twee piekuren, het eerste enkele uren na zonsondergang en de ander enkele uren voor zonsopgang.
Ze kunnen echter ook overdag waargenomen worden, bijvoorbeeld als er 's nachts veel predators actief zijn.
Ook zullen ondergeschikte ratten, die door dominante ratten worden belemmerd 's nachts voedsel te zoeken, overdag vaker actief zijn, voornamelijk als er een hoge populatiedichtheid is.

De bruine rat is een behendig zwemmer (hij kan tot wel 72 uur in het water blijven) en is in staat om 77 centimeter hoog en 120 centimeter ver te springen.