永定河发源于山西省宁武县管涔山,全河流经山西、内蒙古、河北、北京、天津五省市,在天津汇于海河,至塘沽注入渤海。是海河水系北系的最大河流,流域面积为 47016平方公里。
上游源于山西省宁武县的桑干河,在河北省怀来县纳源自内蒙古高原的洋河,流至官厅始名永定河,流域面积5.08万平方公里。流经山西、河北两省和北京、天津两市入海河,注入渤海。主要支流有壶流河、洋河、妫水、清水河等。
上游有两大支流,南为桑干河,发源于山西省宁武县管涔山;北为洋河,发源于内蒙古兴和县,汇合于河北省怀来县夹河村,开始称永定河。发源于北京延庆县的妫水河也流入永定河。上游处在太行山、阴山、燕山余脉、内蒙古黄土高原,海拔 1500 米 以上,植被、地形、气候条件差,有八个产沙区,土壤侵蚀严重是永定河水泥沙含量极大的主要来源。
下游从三家店出山,入京津平原到渤海口,形成古道洪冲积扇面,海拔在 25 米 至 100 米 之间,在近 80 公里 的流程中水流相对平缓,泥沙大量沉积,至河床高于地面,历史上改道多次,极易发生漫溢决口。1985 年永定河被国务院列入全国四大防汛重点江河之一。从三家店以下至天津的入海口,河道全长大约200公里,在水利系统将其分为三家店至卢沟桥、卢沟桥至梁各庄、永定河泛区和永定新河四段。