從世界範圍來看，水主要來自降水、地下水或高山融雪。而這些都是在山脈一帶出現，所以河流的源頭通常是山脈。河流通常是沿地勢，從源頭往下流，一直流經大海或湖泊為止。
基本上世界各地的河流都是在高山、高原地帶為源頭：長江：唐古拉山脈 。亞馬遜河：安第斯山脈 。濁水溪：奇萊南峰 。
江河長度的計算是一件很困難的事，它與起點 (河源)、終點（出海口、湖泊、或其他河流）位置的認定，以及兩者之間總長度的量測方法與精度皆有關係。也因為如此，世界大河的排名每每爭論不休。
典型的河流是由許多支流彙集而成，而每條支流本身可能也是許多其他更小支流彙集而成，如此本流[1]及所有支流的總合稱為水系。雖然本流及每條支條都有其源頭，但國際慣例係以離終點最遠的源頭當作整個水系的源頭，由此處作為起點量得的河流長度最長，就當作整個水系的河長。
一般而言，水系的源頭會在本流的起點或是其上游處，此時若無特別指定，河流河長與水系河長同義。例如尼羅河本流的起為白尼羅河、青尼羅河合流處，而整個水系的源頭在其上游，若無特別指定，「尼羅河長」即指「尼羅河水系河長」，而非指本流 (即名稱為尼羅河的那一段) 河長。
若是水系的源頭與本流的源頭分義開來，就很容易產生誤解。例如密西西比河水系的最遠源頭是在其支流密蘇里河的上源傑弗遜河上，與密西西比河本流的源頭並不一致，因此「密西西比河長」與「密西西比河水系河長」並不相等。若要精確地表達量出整個水系河長的河道，最好寫成「密西西比 - 密蘇里河」。
若是河流的起點是隨季節變化的溪流、沼澤或湖泊，則極難決定正確的源頭。
當河流的出口是個逐漸擴大的河口灣時，終點的決定也極為困難，最典型的例子就是南美洲的拉普拉塔河與北美洲的聖勞倫斯河。此外，某些河流並沒有明確的終點，例如流入沙漠逐漸蒸發、流入地下水層、分散流入農田間的灌溉渠道等。
起點與終點確定後，傳統的方法是在地圖上分段量測河長，因此地圖的精確度會連帶影響量測結果。一般而言，地圖的比例尺愈大，愈能忠實反映河流的彎曲情形，量測出來的河長也就愈長。
大比例尺地圖往往不易取得，即使有了，也還有一堆問題擺在眼前。例如河流可能有多條分支、流經湖泊如何計算、季節性變化等，都會使量測結果產生相當程度的誤差。
地面上以分水嶺為界之區域稱為流域。 流域內之逕流集中於最低點而流出。 最低點通常設有水文站量測流量或水位。 流域內水文現象與流域特性有密切關係。
按水體是否與海洋連通，可分為外流區和內流區。 外流區可按連通的大洋分為太平洋流域、大西洋流域、印度洋流域和北冰洋流域。並可進一步按河流、湖泊甚至一個支流細分，如長江流域。 世界上流域面積最大的河流是亞馬孫河。
太平洋流域約佔地球上陸地面積的13%，印度洋流域也占約13%，而大西洋流域最多，約佔47%——這其中包括密西西比河、剛果河和亞馬孫河等大河流域。
流域，是以分水嶺為界的一個河流、湖泊和海洋等的所有水系所覆蓋的區域，以及由水系構成的集水區。
當雨水從天空中掉落到地面時，有一部份會經由土壤表面的孔隙往下滲透，其餘的部份則在地面上順著地表的高低起伏，逐漸由高處往低處流動。最初這些留在地表上的雨水會累積在山坡上的凹窪處，後來繼續降落的雨水會溢出這些窪地而在山坡上到處亂流，然後慢慢地匯聚成非常細小的涓涓細流。接著這些沒有固定流路的小細流進一步匯聚成較固定的的溪流，許多溪流再繼續集合成大的河流往下流動，最後到達海洋。因此在河流的任何一段河道中流動的河水，都是來自比它高的地方。
對於地表上任何一個地點而言，凡是落在它鄰近某個區域內的雨水，經過不斷匯聚和流動都會流到這個地點，這個雨水降落和匯流的區域就稱為該地點的「集水區」。落在這個集水區邊界以外的雨水，不論怎樣流動，都不會經過這個地點，而是流到其他的溪流當中，因此我們把這些將雨水分到相鄰兩個不同的集水區的山嶺線稱為「分水嶺」。
在靠近分水嶺的小溪流的集水區通常很小，幾乎所有的流水都是直接來自它周圍的地區。這些小溪流是一些大河流的上游部份，當它們繼續往下流動時，逐漸與其他許多小溪流匯聚而形成大的河流。因此在大河流中流動的河水，通常包含來自各個不同小溪流的流水，它的集水區也因而包含所有這些小溪流的集水區，而有很大的面積。當河流由山區順著地形往下流到平原，並繼續往前流動，就在它流進海洋之前的一段稱為河流的下游部份，這時候所涵蓋的集水區最大。
分水嶺，是河流流域邊緣較高之地可聯成線，以與相鄰流域相分隔，又稱為「分水線」。它不但是自然地理上的界線，而且也常是政治地理上的分界。有時也引申為轉折點。
分水嶺可分為三類：
大陸分水嶺：分水嶺兩側的河流注入不同的海域，例如北美洲洛磯山以西的河流流入太平洋，以東的流入墨西哥灣。
主要分水嶺：流向同一個海洋但並不相交，如大別山是長江水系與淮河水系的分水嶺，南嶺是長江水系與珠江水系的分水嶺。
次要分水嶺：兩河最終在陸地上會合，例如密西西比河和密蘇里河。
分水嶺為河道運輸構成障礙。在工業革命以前需要陸上運輸接駁，後來修築了運河把相鄰流域連接起來。
運河是指人工開鑿的規模比較大的，可以使水流流過的通道。運河通常連接湖泊、河流和海洋，或橫貫半島、地峽而造。
中國的京杭大運河是歷史上最長的運河，長約1700公里，但今日只有少部份河段可供航運。目前世界上最長的運河是土庫曼南部的卡拉庫姆運河，全長約1375公里，大部份河段都可航行。運河主要有兩個用途：一是調節水利，灌溉農田，如中國靈渠、鄭國渠；二是行駛船隻運輸貨物。
在工業革命之後，由於建造成本和運輸時間的緣故，內陸運河逐漸被鐵路取代。許多運河目前都只剩下觀光用途，如威尼斯的運河。運河需要平坦的水面以供航行，如果地形有落差，便需要水閘來調整水位。
在鐵路發明前，居住於內陸的人們只能使用馬車或其他交通公具運輸貨物。使用馬車運輸量小，運輸速度緩慢，但成本高昂，貨物亦可能在顛簸中毀損。舉例來說，1820年時，從水牛城運一噸的穀物到紐約市需要$100，1825年底伊利運河開通後，同樣貨物的運輸成本只要$9。在1830年前，使用馬車的運輸成本約為使用運河的50至70倍。運河開通後，運輸成本下降，市場上的物價也跟著下降，麵包、鹽和煤等都比以前便宜。
1830年開始，美國第一條鐵路開始投入商業營運。到1850年代晚期為止，運河在美國北部和中西部仍然扮演重要地位，因為這時的鐵路路線多為短程，而且不同公司有著不同軌距。但是運河建造成本高昂，路線沒有彈性；當鐵路開始標準化，大量生產後，內陸運河也開始走向沒落。
在重要海上交通線上的運河在今天仍然有不可取代的地位，如巴拿馬運河(連接大西洋和太平洋)、蘇伊士運河 (連接地中海和紅海)、基爾運河 (連接波羅的海和北海)等。
