海河流域位於東經112°～120°，北緯35°～43°之間，東臨渤海，南界黃河，西靠雲中、太嶽山，北依蒙古高原。地跨8省、自治區、直轄市，包括北京、天津兩市全部，河北省絕大部分，山西省東部，河南、山東省北部，以及內蒙古自治區和遼寧省各一小部分，總面積31.8萬k㎡，其中山地和高原面積18.9萬k㎡，佔60％；平原面積12.9萬k㎡，佔40％。1998年流域共有31個地級市，2個盟，256個縣（區），其中含35個縣級市。
海河流域包括海河、灤河、徒駭馬頰河三大水系。由薊運河、潮白河、北運河、永定河（以上河系為海河北系）、大清河、子牙河、漳衛南運河、黑龍港水系和海河干流（以上河系為海河南系）組成，各水系呈扇形分佈。發源於燕山、太行山迎風坡的河流，源短流急，泥沙量較少。發源於黃土高原、蒙古高原河流源遠流長，泥沙含量較多，兩類河流相間分佈。
灤河水系位於海河流域東北部，包括灤河干流及冀東沿海32條小河，全水系面積54530k㎡。灤河發源於河北省豐寧縣西北巴彥圖古爾山麓，經承德到潘家口穿長城入冀東平原，至樂亭縣入渤海。灤河支流繁多，常年有水者達500餘條，其中小灤河、興洲河、伊遜河、蟻螞吐河、武烈河、老牛河、柳河、瀑河、潵河、青龍河等十餘條為主要河流。1979年在灤河干流修建了潘家口、大黑汀兩座大型水庫。其下游干支流建有引灤入津、引灤入唐、引青濟秦等大型引水工程。冀東沿海以石河、洋河、陡河、沙河較大，建有石河、洋河、陡河等水庫，這些河流具有山溪性河流與平原河流過渡的特點。
北三河水系由原薊運河、潮白河、北運河三個單獨入海的水系組成。建國以來大興水利工程，三水系閘壩控制河道相通，水系間互相調節。故此，將原有三個水系劃為一個整體稱北三河水系，面積為36053k㎡。水系內建有於橋、邱莊、海子、密雲、懷柔、雲州等大型水庫。
永定河上游有桑乾河、洋河兩大支流，分別發源於蒙古高原和山西高原，兩河在河北省懷來縣匯流後稱永定河，1963年後闢永定新河直接入海。永定河由於水土流失嚴重，素有小黃河之稱。大清河水系由南北兩支組成，是一條典型的扇形河流。北支由白溝引河入白洋淀，南支的瀑河、漕河、府河、唐河、沙河、磁河等河流均注入白洋淀，由獨流減河入渤海。子牙河水系主要由滹沱河、滏陽河兩支流組成，於河北省獻縣由子牙新河流入渤海。漳衛南運河水系發源于山西太行山背風坡，主要由漳河、衛河兩大支流組成，匯合後一支于山東省四女寺由擴挖的漳衛新河入海。黑龍港運東地區位於子牙河以南，衛運河及漳衛新河以北，主要河流有南北排河、宣惠河、滄浪渠等。海河干流位於天津市區，是洩洪、防潮、蓄水、排瀝的多功能河道。
徒駭馬頰河位於漳衛南運河以南，黃河以北，居海河流域的最南部，由徒駭河、馬頰河、德惠新河及濱海小河等平原河道組成，流域面積3.2萬k㎡。
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