con sông này chỉ có gặp nhau ở cửa Soài Ráp và được nối với nhau bằng các hệ thống kênh đào. Chiều dài của sông chính Đồng Nai dài 635 km với diện tích toàn lưu vực 44.100 km2, phát nguyên chủ yếu ở nam Tây Nguyên và Đông Nam Bộ.
Sông có 2 nguồn là Đa Dưng từ phía Tây sơn nguyên Đà Lạt xuống và Đa Nhim từ núi Da Tích đi vòng sườn Đông sơn nguyên Đà Lạt rồi qua cao nguyên Di Linh để hợp lưu với Đa Dưng ở phía dưới thác Liên Khương. Sau đó được tiếp nước bởi 3 phụ lưu lớn là phụ lưu tả ngạn sông La Ngà chảy từ cao nguyên Di Linh và 2 phụ lưu hữu ngạn là sông Bé từ cao nguyên Mơ Nông lại và sông Sài Gòn từ Tây Ninh về. Hai sông Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây nhập vào Đồng Nai ở ngay sát biển để đổ chung ra một cửa rất rộng là cửa Soài Ráp rộng đến 11 km. Cửa sông Đồng Nai rất sâu, có chỗ tới 18 m. Thủy triều ảnh hưởng sâu vào trong nội địa, quá Biên Hòa 30 km vẫn còn thấy tác động của thủy triều.
Hệ thống sông Đồng Nai - Vàm Cỏ có tổng lượng nước 32,8 tỉ m3/năm, nhưng hàm lượng phù sa không nhiều, tổng lượng vào khoảng 3,36 triệu tấn/năm, ứng với độ đục bình quân 200 g/m3 và hệ số xâm thực 227 tấn/năm/km2. Mùa lũ từ tháng VII- XI, chiếm 82,8% tổng lượng nước cả năm, cực đại vào tháng IX chiếm tới 22%. Mùa cạn từ tháng XII - VI năm sau chiếm 12,7% tổng lượng nước cả năm, tháng kiệt nhất là tháng III hoặc IV chỉ chiếm 1% tổng lượng nước cả năm.