秦淮河古称龙藏浦、后称淮水，直到唐代诗人杜牧作《泊秦淮》之后才被广泛称为秦淮河。秦淮河有南北两源，北源句容河发源于句容市宝华山南麓，南源溧水河发源于南京市溧水县东庐山，两河在南京市江宁区方山埭西北村汇合成秦淮河干流，绕过方山向西北至外城城门上坊门进入南京市区。秦淮河在南京城东南通济门外九龙桥处分为内、外两支：内秦淮为正流，过九龙桥直向西，由东水关进入南京城，向西流至淮清桥与青溪会合，再向西南在利涉桥汇小运河，再经文德桥、武定桥、镇淮桥转折向西北，过新桥至上浮桥、陡门桥，与运渎水会合，再过下浮桥，向西经过夫子庙，从西水关出城；外秦淮在南京城南外绕行，是五代十国时开凿的护城河，过九龙桥向南转折向西，经长干桥后汇合落马涧，向西至赛虹桥、觅渡桥在西水关外与内秦淮复合，合流后向北经草场门、定淮门、石头城，经三汊河汇入长江。外秦淮在在合流前在赛虹桥分出支流，过江东桥，在北河口入江。秦淮河在三汊河入江以前分出支流惠民河，向东北经中山桥，至下关入江。

秦淮河流域地处北纬31°35′～32°07′，东经118°43′～119°18′，呈蒲扇形，长宽各约50公里，从北源至三汊河全长110公里，全流域面积2631平方公里，内外秦淮河合流之后的武定门闸处的多年平均流量为15立方米每秒。此外，在江宁东山与长江之间于1980年新辟一条17千米长的秦淮新河，是1981年建成的人工河道，经西善桥到金胜村入江，河口设节制闸和抽水站（即秦淮新河水利枢纽）。气候为亚热带季风气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，日照充足无霜期达9个月。年平均气温15～16℃，最高气温43℃，最低气温-14℃。年平均降雨量1038毫米、蒸发量1021毫米。全年有三个明显的多雨期，即4～5月春雨，6～7月梅雨，8～9月台风秋雨，季风特征明显，易受台风袭击。流域地形呈锅形，四周为丘陵山区，占80%；中间腹部为低洼圩区和河湖水面，占20%。地势从南向北倾斜，上游坡度和扇面大，中下游坡度缓，共有大小十六条支河汇入，是一个典型的一干多支树状型河道。大都为山丘河道， 具有源短、坡陡、流急、汇流快的特点，出口处又受江潮顶托，造成排水不畅，历史上洪涝灾害不断。

流域内现辖南京市10个区县，镇江市1个句容市（县）。秦淮河流域城市化发展很快，经济比较发达，2010年完成GDP近5000亿元（占全省12.5%），且仍以年均10个百分点的速度快速增长。