全书最长的一篇，凡五卷，佔《水经注》全文的七分之一，《水经注》对二次黄河改道称之为“大河故渎”和“王莽河”。〈河水〉卷五甚至描述了古印度的恒河、印度河和孟加拉湾的水文地理。《水经注》不仅讲河流，还详细记载了河流所经的地貌、地质矿物和动植物，所记矿物如金、银、铜、铁、锡、汞等，非金属矿物有雄黄、硫黄、盐、石墨、云母、石英、玉、石材等有20余种，岩石19种。《水经注》中记载了许多古生物残骸化石和遗迹化石，渭水上游成纪县（今甘肃庄浪县）僵人峡还有人类化石。后世可以从中了解古代的耕作制度、古代植物种类和植被分佈