淮河發源于河南省南部的桐柏山，干流全長1000km。流域西部、西南部及東北部為山區、丘陵區，其余為廣闊的平原。山丘區面積約占總面積的1/3，平原面積約占總面積的2/3。流域西部的伏牛山、桐柏山區，一般高程200—500m，沙穎河上游石人山高達2153m，為全流域的最高峰；南部大別山區高程在300一1774m。
東北部沂蒙山區高程在200一1155m。丘陵區主要分布在山區的延伸部分，西部高程一般為100—200m，南部高程為50—100m，東北部高程一般在100m左右。淮河干流以北為廣大沖、洪積平原，地面自西北向東南傾斜，高程一般15—50m；淮河下游蘇北平原高程為2—10m；南四湖湖西為黃泛平原，高程為30—50m。流域內除山區、丘陵和平原外，還有為數眾多、星羅棋布的湖泊、洼地。
淮河流域地處中國東部，介于長江和黃河兩流域之間，位于東經112~121度，北緯31度~36度，流域面積27萬km2。流域西起桐柏山、伏牛山，東臨黃海，南以大別山、江準丘陵、通揚運河及如泰運河南堤與長江分界，北以黃河南堤和沂蒙山與黃河流域毗鄰。
淮河流域地處我國南北氣候過渡帶，淮河以北屬暖溫帶區，淮河以南屬北亞熱帶區，氣候溫和，年平均氣溫為11一16℃。氣溫變化由北向南，由沿海向內陸遞增。極端最高氣溫達44．5℃，極端最低氣溫達-24．1℃。蒸發量甫小北大，年平均水面蒸發量為900—1500mm，無霜期200—240天。自古以來，淮河就是中國南北方的一自然分界線。
淮河流域多年平均降水量約為920mm，其分布狀況大致是由南向北遞減，山區多于平原，沿海大于內陸。流域內有三個降水量高值區：一是伏牛山區，年平均降水量為1000mm以上；二是大別山區，超過1400mm；三是下游近海區，大于1000mm。流域北部降水量最少，低于700mm。降水量年際變化較大，最大年雨量為最小年雨量的3—4倍。
