Apresenta uma carapaça ovalada e ligeiramente deprimida que atinge um comprimento médio de 20 a 30 centímetros, embora indivíduos excepcionais possam alcançar até 35 centímetros. A coloração do espaldar varia do marrom-escuro ao preto, exibindo uma quilha vertebral pouco pronunciada que tende a se desgastar com o avançar da idade. O plastrão apresenta um fundo de tom amarelado ou creme, ornado com manchas escuras e irregulares que perdem nitidez nos indivíduos mais velhos. Sua cabeça, larga e achatada, destaca-se por possuir um padrão cefálico muito característico, composto por linhas claras de tom amarelo-brilhante que desenham uma figura semelhante a uma ferradura na região dorsal do pescoço e atrás dos olhos. Sob a mandíbula, possui dois pequenos barbilhões sensoriais. Os membros deste quelônio do gênero Phrynops são altamente adaptados para a natação ativa, dotados de membranas interdigitais bem desenvolvidas e garras robustas que facilitam a fixação em superfícies rochosas submersas sob fortes correntes.

Distribuição geográfica: Ocorre de forma exclusiva em regiões temperadas e subtropicais do centro-leste da América do Sul. Sua distribuição geográfica abrange o sul do Brasil (estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná), o nordeste da Argentina (especialmente nas províncias de Misiones e Corrientes) e o norte e leste do Uruguai. Está intimamente associada aos sistemas de drenagem das bacias dos rios Uruguai, Paraná e Iguaçu, mantendo populações localizadas, porém bem adaptadas a esses cursos d´água de relevo acidentado.

Ambiente: Especializa-se em ambientes lóticos de águas rápidas, sendo classificada como uma espécie marcadamente reófila. Prefere rios e arroios de águas claras, limpas e bem oxigenadas que fluem sobre leitos de pedras, basalto ou cascalho, caracterizados por corredeiras, quedas d´água e cachoeiras. É frequentemente encontrada em trechos onde a mata ciliar ou a floresta de galeria permanece preservada, uma vez que essa cobertura vegetal fornece sombra, abrigo contra predadores e um aporte contínuo de matéria orgânica que sustenta a cadeia trófica aquática. Evita ambientes de águas lentas, turvas ou com fundo exclusivamente lodoso.

Alimentação: Apresenta uma dieta estritamente carnívora, com forte inclinação para a malacofagia e o consumo de macroinvertebrados bentônicos. Alimenta-se principalmente de caramujos aquáticos, bivalves, ninfas de libélulas, larvas de tricópteros e outros insetos aquáticos que vivem aderidos às rochas do fundo do rio. Complementa sua nutrição de forma oportunista com o consumo de pequenos peixes, crustáceos (como caranguejos de água doce) e, ocasionalmente, girinos. Suas mandíbulas fortes e com bordas afiadas são adaptadas para quebrar as conchas calcárias dos moluscos, que constituem a base de sua sustentação alimentar.

Comportamento: Demonstra hábitos predominantemente diurnos, dedicando as horas de maior radiação solar à termorregulação. É comum observá-la realizando o comportamento de assoleamento (basking) sobre rocas expostas no meio das fortes correntes, mantendo-se sempre em estado de alerta máximo para submergir rapidamente ao menor sinal de ameaça. É uma excelente nadadora, capaz de vencer correntes turbulentas graças ao formato hidrodinâmico de seu corpo. Possui um temperamento solitário e arisco, sendo que as interações entre indivíduos da espécie Phrynops williamsi ocorrem quase que exclusivamente durante o período reprodutivo ou na disputa por locais de assoleamento.

Reprodução: Inicia seu ciclo reprodutivo durante os meses de primavera, quando a temperatura da água começa a subir de forma consistente. As fêmeas grávidas buscam áreas secas e elevadas nas margens dos rios, selecionando depósitos de areia, cascalho ou pequenas fendas rochosas com acúmulo de sedimentos para escavar seus ninhos, sempre acima do nível normal de cheia. A postura consiste em 5 a 15 ovos esféricos de casca rígida e calcária. O período de incubação é variável e regulado pela temperatura ambiental, estendendo-se ao longo do verão até que os filhotes eclodam, coincidindo com o período de chuvas, momento em que migram imediatamente para a proteção das margens rasas dos arroios.

Categoria de conservação: Está classificada globalmente como Dados Insuficientes (DD) pela UICN devido à escassez de estudos populacionais contínuos. Contudo, em termos regionais, as populações de Phrynops williamsi sofrem ameaças severas que justificam sua classificação em categorias de vulnerabilidade em listas estaduais e nacionais. A principal ameaça consiste na perda e fragmentação de habitat decorrente da construção de usinas hidrelétricas, que transformam rios de corredeira em lagos profundos de águas paradas, inviabilizando a sobrevivência da espécie. Além disso, o desmatamento das matas ciliares e o assoreamento dos leitos rochosos reduzem drasticamente a oferta de presas naturais.