密西西比河是美国最大的河流，也是世界大河之一。若以发源于美国北部的艾塔斯卡湖的上密西西比河为河源，则全长3767千米。通常以发源于美国西部落基山脉的密苏里河支流红石溪（位于蒙大拿州）为河源，则全长为6021千米，居世界河流的第4位；流域面积322万平方千米，占美国本土面积的41%，覆盖了东部和中部广大地区。河口平均年径流量为5800亿立方米（包括阿查法拉亚河），平均年输沙量为3．12亿吨。
密西西比河水系主要包括干流、上密西西比河、东部支流俄亥俄河、西部支流密苏里河、阿肯色河、怀特河和雷德河。
明尼阿波利斯至河口的密西西比河为干流，全长2940千米。明尼阿波利斯至圣路易斯（在密苏里河河口下游）长1075千米，落差100米；从圣路易斯至凯罗（俄亥俄河口）长298千米；从凯罗至新奥尔良1383千米；从新奥尔良至河口长184千米，在墨西哥湾注入大西洋。从明尼阿波利斯至凯罗称上游，凯罗以下称下游。从圣路易斯至河口的落差为120米。
明尼阿波利斯以上的密西西比河称为上密西西比河，全长827千米。上密西西比河的支流毗连五大湖系统的密歇根湖和苏必利尔湖，地区内还有众多的小湖泊，对水源的补给和调节起了很大作用。
密苏里河是密西西比河的最大支流。全长4126千米，流域面积137．2万平方千米，主要源流为蒙大拿州西南部的杰斐逊河、麦迪逊河和加拉丁河，由这3条河汇合成密苏里河，汇口处高程约为1220米，向北流经陡峭、狭窄的峡谷到大瀑布城，以上为密苏里河上游。这一段河流是典型的深山峡谷河段，水流湍急，河道平均坡降达11．36‰，局部河段如在大瀑布城附近的16千米河段，水面下降122米，形成了一系列瀑布。以下折向东流，进入山地和高地平原，到苏城为中游河段。苏城以下为下游河段，河流在冲积性河床内摆动频繁，河道蜿蜒曲折而多汊，在密苏里州的圣·路易斯城以北16千米处汇入密西西比河。中下游河段的平坡坡降一般为1．9‰。密苏里河的多年平均径流量为703亿立方米，河口最大流量为25500立方米/秒。在高平原地区的支流，水土流失严重。如黄石河、波特河和白河等，泥沙含量以重量计可达30%。密苏里河总的多年平均输沙量为2．18亿吨，多年平均含沙量为3.1千克/立方米，是美国的多沙河流，因此又称大泥河。
阿肯色河也发源于落基山脉，自西向东流，在阿肯色州的德沙注入密西西比河。全长2333千米，流域面积41．6万平方千米。天然情况下，短山站年平均流量为1700立方米/秒，年输沙量0．95亿吨，最大洪峰流量为19800立方米/秒。阿肯色河的主要支流加拿大人河长1458千米，流域面积12．15万平方千米，其支流北加拿大人）河长1223千米，流域面积3．6万平方千米。
密西西比河两岸地形低矮，湖泊密布，是联系美国内地与东北部的通道。尽管密苏里河发源于落基山脉高地，但流域内大部分地势平坦或微有起伏。俄亥俄河大部处于中央低地，高程在150米以下，东部与阿巴拉契亚山地相接。密西西比河干流流经中央低地，中游河段河面宽阔，下游河道迂曲，河宽达2500米—3000米，水势平稳。由于泥沙不断在河口堆积，自1898年以来，河口三角洲平均每年向海延伸30米，形成宽约300千米，面积达3．7万平方千米的三角洲。
三角洲地区地势低平，河堤两岸多沼泽、洼地。河口分成6个汊流向外伸展，形如鸟足，有“鸟足三角洲”之称。气候、水文流域内降水量自西向东逐步增加。落基山脉以东地区，一般在500毫米以上（500毫米的降水量等值线在西经100°附近）。大平原东部达到800毫米，靠近阿巴拉契亚山区达到1200毫米—1500毫米，最大达到2050毫米。密苏里河流域的年降雨量在上游河段及支流的山区约为300毫米—800毫米，下游地区约为820毫米—1000毫米。但流域内的年蒸发量为800毫米—1400毫米，比降雨量还要大，属半干旱地区。密苏里河上游地区及支流山区年降雪量较大，一般为1000毫米—2500毫米，中下游降雪量小于1000毫米，最小为300毫米，所以融雪为密苏里河径流的重要来源。俄亥俄河流域内平均降雨量在1000毫米左右，靠近东部高原则达1500毫米，因此流域内常常发生洪水。上密西西比河流域，年平均降水量为809毫米。干流下游的年平均降水量为1257毫米。
密西西比河洪水主要由短期暴雨或长期降雨所形成。流域西北部诸河有融雪洪水发生。墨西哥湾、加勒比海、大西洋的飓风有时掠过密西西比河下游广大地区，甚至深入到俄亥俄流域上游。飓风带来的暴雨往往形成较大的洪水。飓风还可在墨西哥湾造成风暴潮，使密西西比河下段有时出现风暴潮洪水。流域内洪水出现时间不一致。密西西比河下游洪水，除本地区降雨产生的洪水外，主要来自各支流，其中以俄亥俄河来水最大。俄亥俄河是密西西比河下游洪水的主要来源，所占比例达59%—92%。1927年3—4月间，全流域普降大雨，暴雨中心在阿肯色河口，密西西比河下游水位全线上涨，阿肯色城站按不溃口洪峰流量估算达74100立方米/秒，雷德河码头测站洪峰流量为66300立方米/秒。
密西西比河下游的航运始于1705年。这是一条美国中部内陆平原物资出海的骨干航道，通过近100多年来的整治逐步提高了通航水深。现在凯罗到巴吞鲁日的枯水航深为3．65米，巴吞鲁日到墨西哥湾之间的航道最小水深为9米—12米。改善下游航道的主要措施是裁弯取直、护岸、修建丁坝、顺坝、导堤以及疏浚河道。如1929—1942年在孟菲斯至巴吞鲁日之间共裁弯16处，缩短航道里程274千米。1928—1976年采用柔性混凝土块沉排护岸996千米，修丁坝261千米。此外，每年的疏浚挖泥量为0.35亿吨—0．5亿吨。为了保证河口的航道畅通，从1837年起开始河口的治理，先治理南水道，经过长时期多种方法治理均未成功。直到1875年采用了詹姆士的建议，采取整治与疏浚相结合而以整治为主的原则，用双导堤束水，增加流速，再适当进行疏浚，终于成功。南水道治理成功后，再用同样方法治理西南水道。现在西南水道达到12米的水深，维持航道宽度244米—183米。南水道水深9米，宽度183米—137米。1965年挖成一条从新奥尔良到墨西哥湾的东南水道，全长122千米，水深10．97米，航道宽度152．4米，口门处拦门沙航道宽182．9米，水深11．58米。
田纳西河虽然只是密西西比河的一条二级支流，但其治理、开发取得的成就和经验，至今仍引人注目。它之所以作为美国重点开发的河流有其自身的特点和特定的社会经济背景。该流域处于暴雨区。中游查塔努加市地势低洼，经常受到洪水威胁。河口实测最大流量达到14150立方米/秒（1879年），增加了密西西比河下游的防洪负担。因此迫切要求解除洪水威胁。流域内煤炭、土地、森林等资源丰富，要求发展水运。但是，天然状况下，干流有哥尔贝特滩、马瑟滩、埃尔克河滩等滩险严重碍航。其中马瑟滩是最大的急流滩，37千米河段内落差达30米。此外，流域内水力资源也很丰富，有待开发。
田纳西河的航道整治始于19世纪初，到19世纪末修建了几条绕过急滩的旁侧运河。1925年在查塔努加市下游修建了威多斯滩低水头闸坝。1913年一个私人电力公司在黑尔斯滩修建了一座大坝和水电站，船闸则由政府投资。1918年陆军工程师团开始在马瑟滩上修建威尔逊闸坝，使马瑟滩37千米的河段形成2．74米水深的航道。当时正值第一次世界大战，也想利用其水电站为两个硝酸炸药厂提供电力，但工程直到1925年才建成。
密苏里河开发较迟。直到1940年才在上游干流修建第一个大型拦洪水库佩克堡水库。1944年国会批准了密苏里流域规划。该规划是由陆军工程师团负责，并综合了垦务局的规划而制定。仅就防洪和航运而言，这个方案提出了在密苏里干流上修建6座多用途的大坝，分布在苏城以上约1900千米范围内，在苏城以下的1200千米河道，进行大规模的整治工程，以固定下游的航道，防止河道经常发生摆动，并可充分利用谷地。1953—1964年间建成了佩克堡、加里森、奥阿希、大本德、兰多尔堡、加文斯波因特等6座水库。在支流上计划修建96座支流水库，已建成35座，其中包括黄尾、金斯利等较大的水库。
仅干流上的6座水库，总库容达933．3亿立方米。为苏城年径流量的3．2倍，为密苏里河河口处年径流量的1.3倍。上游发生历史洪水时，可控制苏城站的下泄流量不超过2830立方米/秒。但下游支流发生洪水，仍造成洪灾。如1993年7月30日河口地区的一次大洪水，河堤决口，淹没附近的工业区，损失2亿多美元。上述水库群基本上拦截了上游泥沙。建库后20多年平均损失库容5%，最大的为10%左右。泥沙被拦截后，下泄的基本上是清水，引起下游河床普遍刷深，水位下降。但是河势的摆动，比建坝前相对减少，经过河道整治，现已呈单一的弯曲河道。因此，苏城以下的下游河道航运条件有所改善。目前实际通航水深为1．96米—2．1米，未达到规定的2．74米。
1956年在该河上游开始修建基通斯和幼发拉两座水库，开始在下游修建达达尼尔水库。到1971年在下游共建成19级闸坝，其中有4级建有水电站。船闸总提升高度128米。与此同时，继续在上游修建水库。