Beide Geschlechter werden 8 bis 10 mm groß und sind überwiegend schwarz gefärbt. Am Hinterleib befinden sich dünne, helle Binden. Der Kopf und Thorax der Weibchen ist locker gelbbraun behaart. Beim Männchen ist das Gesichtsschild gelb gefärbt. Auffällige Merkmale sind die dichten, weißen Sammelbürsten der Weibchen. Namensgebend sind die markanten dicken Hinterschenkel der Männchen.
Einzige Pollenquelle ist der Gewöhnliche Gilbweiderich (Lysimachia vulgaris). Die gelb blühenden Stauden gedeihen in Feuchtbereichen, sowohl an Teich- als auch Bachufern, auf Feuchtwiesen oder in nassen Waldbereichen. Gilbweiderich produziert neben Pollen Blütenöle, auf die die Schenkelbienen als einzige Arten in Deutschland neben Pollen sammeln. Nektar produziert der Gilbweiderich nicht, diesen sammelt die Auen-Schenkelbiene an einer Vielzahl anderer Blütenpflanzen.
Ihre Nester legen die Weibchen wenige Zentimeter unter der Erdoberfläche an Böschungen und ebenen Flächen, versteckt unter Gras oder Moos an. Ein bis zu 8 cm schräger Hauptgang verzweigt sich in bis zu 4 Seitengänge mit Brutkammern.
Die Auen-Schenkelbiene ist eine reine Sommerart. Die Männchen fliegen schon ab Mitte Juni, die Weibchen folgern erst ab Anfang Juli. Bis September kann man die Tiere hauptsächlich an ihrer Nahrungsquelle beobachten. Hier fallen die Weibchen beim Sammeln durch besonders dicke Pollenpakete an den Hinterbeinen auf.
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