渭河發源於甘肅省定西市威遠縣鳥鼠山，橫跨甘肅省東部和陜西省中部。主要流經甘肅省天水、陜西省關中平原的寶雞、鹹陽、Xi、渭南，在渭南市潼關縣匯入黃河。幹流全長818km，流域總面積134766km2。
甘肅省的主要支流有齊秦河、大仙河、三都河、異龍河、邦沙河、三都河、葫蘆河、何潔河和牛頭河。陜西有清江、清水河、法峪河、石頭河、西塘峪河、黑河、老峪河、新河、豐河、皂河、巴河、零河、巴河、赤水河、盂縣河洛河。
渭河流域南接東西向秦嶺，北接六盤山屏障。渭河流域可分為西部的黃土丘陵溝壑區和東部的關中平原區。
渭河流域水利歷史悠久。陜西境內有龍首渠、鄭白渠，較大的古代水利工程有郭城渠、草渠渠等。到解放時，關中地區的主要灌溉工程除了羅惠運河和京惠運河外，還有衛輝運河、惠美運河、黑惠運河、豐惠運河和老惠運河。