京杭运河的部分河段是原来天然的河流和湖泊，部分河段是人工开挖的，它的水量大部分从沟通的天然河道中得到补给，因此各段的流向很不一致。
大运河各段之间高差悬殊，全线地势“三起三落”，其中济宁北部的南旺地势最高，号称水脊。
引汶河之水在此分流，向北过黄河至临清入南运河（即卫河），流向天津；向南经徐州流向清江。
临清与徐州之间高差最大，且水源不足，水深较浅，航行困难，为此设置38个水闸，分段拦水，保持水量，便于通航。
长江南岸的丹徒一带地势较高，是大运河的第二个分流点，向北经长江至清江，向南流至杭州。
北京地势较高，北运河从北向南流至天津。
