中國黃河最大支流。流域西起甘肅省鳥鼠山，東至陝西省潼關，北界白於山，南止秦嶺。流域面積13.5萬平方千米，分屬陝、甘、甯3省區。南岸支流來自秦嶺，河短流急；北岸支流來自黃土高原，源遠流長。流域面積大於1萬平方千米的支流有葫蘆河、涇河、北洛河。涇河、北洛河水大沙多，習慣上與幹流並稱“涇洛渭”。渭河幹流長818千米。河源至寶雞峽河道長430千米，在甘肅境內河河谷川峽相間，有九峽九川，最大的川地為隴西川，長71千米；最長的峽谷是寶雞峽，長130千米。寶雞峽以下河道長388千米，貫穿“八百裡秦川”，至潼關附近入黃河。整個流域中山區占29％，植被較好，水土流失輕微；黃土丘陵區占40％，溝壑縱橫，植被稀少，水土流失嚴重；關中平原為黃土沉積和河流沖積平原，占31％，是陜西省的糧、棉基地。流域屬大陸性氣候，年平均氣溫6～13℃，年降水量500～800毫米，其中6～9月份占60％，多為短時暴雨，冬春降水較少，春旱、伏旱頻繁。
關中平原水利歷史悠久，最早為公元前8世紀的咸陽滮池，秦建鄭國渠，漢鑿龍首渠、成國渠等。隋、唐更有較大發展，後來水利漸堙廢，至清末所存無幾。民國時期建有涇惠、洛惠、湄惠等所謂“關中八惠”，但實灌面積有限。中華人民共和國建立後，對舊有灌區普遍進行改建、擴建，並先後建成寶雞峽引渭、東方紅抽灌工程以及馮傢山、羊毛灣等大中型水庫。甘肅省境川地灌溉也有較大發展，灌溉面積達55.3萬多公頃。歷史上渭河曾為重要航道，現因河道淤淺，已無航運可言。渭河流域是中國古文化發祥地之一，有藍田猿人遺址、秦安縣大地灣和西安市半坡村母系氏族公社遺址及長安縣灃鎬遺址（長安縣現為西安市長安區）等。西安市現臨潼區的秦兵馬俑、天水的麥積山石窟、西安的碑林和大小雁塔等都是中國古文化中的瑰寶。西嶽華山和臨潼區的華清池更是著名的旅遊勝地。