流域地跨河南、安徽、江苏、山东及湖北5省，由于历史上黄河曾夺淮入海，淮河分为淮河水系及沂沭泗水系，以废黄河为界，废黄河以南为淮河水系，以北为沂沭泗水系。
流域面积分别为19万k㎡和8万k㎡，有大运河及淮沭新河贯通其间。
淮河上中游支流众多。
南岸支流都发源于大别山区及江淮丘陵区，源短流急，流域面积在2000—7000k㎡的有白露河、史灌河、淠河、东淝河、池河。
北岸支流主要有洪汝河、沙颍河、西淝河、涡河、从浚河、新汴河、奎濉河，其中除洪汝河、沙颍河上游有部分山丘区以外，其余都是平原排水河道，流域面积以沙颍河最大，近4万k㎡，其他支流都在3000—16000k㎡之间。
淮河干流自西向东，经河南省南部、安徽省中部，在江苏省中部注入洪泽湖，经洪泽湖调蓄后，主流经入江水道至扬州三江营注入长江。
洪河口以上为上游，长360km，地面落差178m，流域面积3．06万k㎡；洪河口以下至洪泽湖出口中渡为中游，长490km，地面落差16m，中渡以上流域面积15．8万k㎡；中渡以下至三江营为下游入江水道，长150km，地面落差约7m，三江营以上流域面积为16．46万k㎡。
淮河支流众多，流域面积大于1万k㎡的一级支流有4条，大于2000k㎡的一级支流有16条，大于1000k㎡的一级支流有21条。
右岸较大支流有史灌河、淠河、东淝河、池河等；左岸较大支流有洪汝河、沙颍河、西淝河、涡河、浍河、漴潼河、新汴河、奎濉河等。
见淮河主要支流特征表。
在淮河流域水系中有许多湖泊，其水面总面积约7000k㎡，总蓄水能力280亿立方米，其中兴利蓄水量60亿立方米，较大的湖泊有缄西湖、城东湖、瓦埠湖、洪泽湖、高邮湖、宝应湖等。
见淮河流域主要湖泊特征值表。
洪泽湖是淮河流域中最大的湖泊，它承转淮河上中游约16万k㎡的来水，在12.5m水位时，水面面积2069k㎡、蓄水量3l亿立方米，是中国四大淡水湖之一。
结合发电、水产养殖等综合利用的湖泊。
设计洪水位16.0m，校核洪水位17.0m，校核洪水位时相应容量为135亿立方米。
入江入海水道：
1、入江水道：自三河闸起，经金沟改道至高邮湖、邵伯湖，再由运盐河、金湾、太平、凤凰、新河汇入芒稻河、廖家沟达夹江，至三江营入江，长江与淮河的入江口地理交汇点，位于扬州市邗江区头桥镇九圣村“淮河入江口公园”，全长158km，设计行洪流量12000立方米/秒。
2、里运河：该河是由历史上的邗沟演变而来，经多次整治，已成为一条综合利用的河道。
它既可分泄淮河洪水，又是京杭大运河的一部分和南水北调东线的干渠。
从杨庄起至江都止，里运河全长159km。
两岸均筑有大堤，其西堤即入江水道的东堤，有防御淮河洪水，保障里下河地区安全的任务。
3、苏北灌溉总渠：是利用洪泽湖水源，发展废黄河以南苏北地区灌溉的输水干渠，也是淮河洪水入海的一条入工开挖河道，西从洪泽湖口高良涧闸起，东至扁担港入海止，全长168km。
设计行洪能力800立方米/秒，实际动用时，超过了这一标准，1954年汛期，苏北灌溉总渠最大分泄了淮河洪水1020立方米/秒入海。
4、淮河入海水道：西起洪泽湖二河闸，东至滨海县扁担港，与苏北灌溉总渠平行，居其北侧，全长163.5公里，一期工程设计行洪能力3000立方米/秒，二期（远景）工程设计行洪能力7000立方米/秒。
洪河水系：洪河发源于舞钢市龙头山，流经舞阳、西平、上蔡、平舆、新蔡，于淮滨县洪河口汇入淮河，全长326km，流域面积12325km2 。
为淮河主要支流。
洪河主要有两源，一源小洪河发源于舞钢市，流经舞阳、西平、上蔡、平舆、新蔡。
有滚河、杨岗河等支流。
主要有古代澺水和潕水发展而成。
另一源南汝河发源于泌阳五峰山，流经泌阳、上蔡、汝南、平舆、新蔡。
全长222千米，流域面积7376平方千米。
在新蔡县班台与小洪河交汇，小洪河与汝河交汇后称大洪河。
大洪河在洪河口入淮。
溱头河为南汝河最大支流，发源于确山与泌阳交界的千眼岭，流经确山、汝南两县，于汝南县沙口村注入汝河。
全长135千米，流域面积1800平方千米。
溱头河古称溱水，今称“溱头河”，由于“溱”字生僻，又称“臻头河”。
洪河水系本属古汝水中下游支流，由于历史上的变化而成为今天的模样。
汝河本来只有一条，《荀子》中有“汝颍以为险，江汉以为池”。
其中一源沙河发源于伏牛山区木达岭，北源北汝河发源于嵩县跑马岭，在襄城县岔河口汇入沙河，沙汝汇合后，古代统称汝河，亦名隐水。
古汝河于郾城县 南流入西平、上蔡、汝南诸县，“元代至正年间（1341年后），汝水泛滥，有司自舞阳截断 汝水，约水东注，改道入颍，此即“汝水南北截分之始”。
南汝又经过两次变化之后发展为洪汝河水系，即今天驻马店的洪河与汝河水系。
其中发源于泌阳的古瀙水（古汝水支流）成为汝水南源，即今天的南汝河。
澺水和潕水（也为古汝水支流）发展为今天的洪河。
古汝水的一下游支流溱水今天称“溱头河”（即臻头河）。
古汝水入淮之汝口今天为洪河口。
此即“汝源凡三易”。
《清史稿》中关于汝源三易的记载：北汝，汝正源。
西汝，潕及澺。
南汝，瀙。
元季，汝溢病蔡，自舞阳堨故渎，则潕及西平、云庄诸山水擅之。
明嘉靖中涸，则遂平灈、瀙擅之。
汝源凡三易，今北汝自上蔡合澺，通曰洪河。
右合朱马、马常，左茅河，迳庙湾镇，右合荆河，其故道蔡埠河入会。
南汝右纳黄酉、吴桂桥河，左迤为悬瓠池，右栗渚，侧城东南，右合半截河，纳溱水，错正阳复入，并入新蔡。
沂沭泗河水系位于淮河流域东北部，大都属苏、鲁两省，由沂河、沭河、泗河组成，均发源于沂蒙山区，总面积近8万k㎡。
泗河流经南四湖，汇集蒙山西部及湖西平原各支流后，经韩庄运河、中运河、骆马湖、新沂河于灌河口燕尾港入海。
沂河、沭河自沂蒙山区平行南下，沂河流至山东省临沂市进入中下游平原，在江苏省邳县入骆马湖，由新沂河入海。
沂河在刘家道口和江风口还有“分沂入沭”和邳分洪道，分别分沂河洪水入沭河和中运河。
沭河在大官庄分新、老沭河，老沭河南流至新沂县入新沂河，新沭河东流经石梁河水库，至临洪口入海。
沂沭泗水系流域面积大于1000k㎡的平原排水支流有东鱼河、洙赵新河、梁济运河等。
该水系直接入海的河流15条，流域面积 16100k㎡。
沂河：沂河经山东省的沂源、沂水、沂南、临沂、郯城和江苏省的邳县、新沂等县市后入骆马湖，全长574km。
骆马湖以上流域面积11600k㎡。
主要支流有东汶河、蒙河、 河、涑河、柳青河、白马河等。
沭河：沭河经山东省的沂水、莒县、莒南、临沂、临沭、郯城和江苏省的新沂、沭阳等县、市后汇入新沂河。
沭河距沂河约20km，两河平行南下。
沭河南流至临沭县大官庄时分为两支，南支为老沭河（亦称总沭河），东支新沭河。
沭河较大的支流有袁公河、鹤河、浔河、高榆河、柳青河和汤河等。
沭河总流域面积5970k㎡（其中大官庄以上4519k㎡），干流长300km。
泗河：泗河是南四湖湖东地区最大的一条山洪道，发源于山东省新泰市的太平顶山西侧，流经新泰、泗水、曲阜、兖州、邹城、济宁和微山等县市，于济宁市郊入南阳湖，河长159km，流域面积2366k㎡。
河口的行洪能力约3600立方米/秒。
南四湖：南四湖位于济宁以南、徐州以北，由南阳、昭阳、独山、微山等4个湖泊组成，故称南四湖。
湖区南北长125km，东西宽6～25km，湖面面积1266k㎡，最大防洪库容54亿立方米。
1958年在南四湖湖腰建成二级坝枢纽工程，将南四湖分为上下两级,上级湖面积602k㎡，下级湖666k㎡。
上级湖洪水位36.5m时，相应容量23．10亿立方米；下级湖36.0m时，容量30．78亿立方米。
汇入南四湖的河道有53条。
南四湖的水从韩庄运河、伊家河、不牢河、老运河等河进入中运河。
骆马湖：骆马湖位于江苏省宿迁、新沂两市的沂河与中运河交汇处，集水面积5．12万k㎡。
入湖水系有沂河、南四湖、韩庄运河及中运河等。
设计洪水位25.0m时，相应蓄水量15．85亿立方米；校核洪水位26.0m时，相应蓄水量19亿立方米。
入海河道：
1、新沂河是一条人工开挖的入海河道。
自老沂河华沂开始，过骆马湖，切开嶂山岭，向东会合老沭河，至灌河口入海。
其中嶂山以下至入海口长146km，最大行洪流量7000立方米/秒。
2、新沭河是一条人工开挖的入海河道。
从山东省大官庄经大兴镇、石梁河水库、欢墩、沙河、小东关至临洪河口入海。
河道全长80km。
排洪能力为4000立方米/秒。
沂、沭河之间有分沂入沭通道，分沂河洪水入沭河。
3、分淮入沂水道是一条人工开挖河道，南起二河闸，经淮阴闸、沭阳闸至新沂河，全长97．6km，可相机将淮河洪水分入新沂河，设计流量3000立方米/秒，校核流量4000立方米/秒。
淮河下游里运河以东，有射阳港、黄沙港、新洋港、斗龙港等滨海河道，承泄里下河及滨海地区的雨水，总流域面积为2．5万k㎡。
洪泽湖以下淮河下游的排水出路，除入江水道以外，还有苏北灌溉总渠和向新沂河相机分洪的淮沭新河。
寿西湖行洪区
城西湖蓄洪区
城东湖蓄洪区
方邱湖行洪区
蒙洼蓄洪区
瓦埠湖蓄洪区
童元行洪区（1991年后铲堤行洪）
建湾行洪区（1991年后铲堤行洪）
黄郢子行洪区（1991年后铲堤行洪）
润赵行洪区（1991年后铲堤行洪）
南润行洪区（1991年后退堤）
邱家湖行洪区（1991年后退堤）
姜家湖行洪区（1991年后退堤）
唐垛湖行洪区（1991年后退堤）
上六方堤行洪区
下六方堤行洪区
石姚行洪区
洛河洼行洪区