L'Hirondelle rustique mâle adulte, appartenant à la sous-espèce H. r. rustica, mesure 17 à 19 cm de long, dont 2 à 7 cm de plumes allongées de la queue. Il a une envergure de 32 à 34,5 cm, pour un poids de 16 à 22 grammes.
La silhouette fine et élancée de cette hirondelle la rend aisément reconnaissable. On remarque sa queue largement échancrée, très effilée aux deux extrémités, appelées filets, et ornée d'une petite rangée de taches blanches visible en vol. Le dessus, de la tête à la queue, est bleu sombre et présente un certain éclat métallique. La gorge, les joues et le pourtour du bec sont rouge brique, souligné par une bande pectorale plus sombre, et le dessous de l'oiseau est blanc crème avec des reflets roux. La calotte et la nuque sont bleu-noir, le tour des yeux est noir, tout comme les yeux les courtes pattes, les doigts et le bec. Ce dernier est fin et court. À la différence des autres hirundinidés, son croupion n'est pas marqué de blanc.
La femelle est semblable au mâle, mais les plumes de la queue sont plus courtes, le bleu du dessus et de la poitrine est moins glacé, et le dessous est plus pâle. Les jeunes sont plus ternes, avec une tête d'un roux plus pâle et un dessous plus blanc. Il manque également les longues plumes caudales de l'adulte.
Grâce à sa tête rousse et sa bande bleue sur la poitrine, l'Hirondelle rustique adulte est facile à distinguer des espèces d'Hirundo africaine et de l'Hirondelle messagère (Hirundo neoxena) qui partage une partie de son aire de répartition en Australie. En Afrique, les plumes courtes de la queue des jeunes peuvent amener à les confondre avec l'Hirondelle de Guinée (Hirundo lucida), mais cette dernière a une bande plus fine à la poitrine et la queue plus blanche. En Europe, on peut facilement la distinguer de l'Hirondelle de fenêtre car celle-ci possède une bande blanche au niveau du croupion, et n'a pas de filets.
L'Hirondelle rustique est décrite pour la première fois par Linnaeus dans son Systema Naturae en 1758 sous l'appellation Hirundo rustica, et caractérisée comme H. rectricibus, exceptis duabus intermediis, macula alba notatîs. Hirundo signifie hirondelle en latin, tandis que rustique signifie « du pays ». Cette espèce est la seule du genre Hirundo à avoir une large aire de répartition en Amérique, alors que la plupart des espèces sont originaires d'Afrique.
Il y a peu de problèmes de taxonomie à l'intérieur du genre, mais l'Hirondelle de Guinée, qui vit en Afrique de l'Ouest dans le bassin du Congo et en Éthiopie a été pendant un temps considérée comme une sous-espèce d'Hirondelle rustique. Elle est un peu plus petite que celle-ci, a une bande bleue plus fine à la poitrine et l'adulte a des plumes plus courtes à la queue. Au vol, on peut également s'apercevoir que son ventre est un peu plus pâle.
Six sous-espèces d'Hirondelle rustique sont généralement reconnues. Toutefois, d'autres ont été identifiées dans l'est de l'Asie, comme saturata par Robert Ridgway en 1883, kamtschatica par Benedykt Dybowski en 1883, et mandschurica par Wilhelm Meise en 1934. Devant les incertitudes qui entourent ces sous-espèces, c'est la classification de Turner et Rose, largement reconnue, qui est indiquée ici.
Des analyses ADN ont montré que les Hirondelles rustiques nord-américaines avaient colonisé la région du lac Baikal en Sibérie, inversement aux migrations qui s'opèrent habituellement entre l'Amérique du Nord et l'Eurasie.
L'Hirondelle rustique peut s'hybrider avec l'Hirondelle à front blanc (Petrochelidon pyrrhonota) et l'Hirondelle à front brun (P. fulva) en Amérique du Nord, ainsi qu'avec l'Hirondelle des fenêtres en Eurasie, ce dernier cas étant le cas d'hybridation le plus courant chez les passereaux.