Eers met die begin van die Christelike jaartelling, toe die Romeinse Ryk na die hele stroomgebied uitgebrei het en die kartografiese samehang tussen die twee waterliggame algemeen bekend was, is die twee riviere met mekaar geassosieer. Nog tot in die laat antieke tydperk was Ister as naam vir die rivier gebruiklik, terwyl Danuvius na 'n deel van die rivierloop verwys het.
Die Donau vloei deur verskeie breë valleie, maar breek op plekke ook deur bergmassiewe wat skeepvaart op die rivier belemmer.
Die Donau ontspring in die ooste van die Duitse Swartwoud uit twee riviere – die Breg en die kleiner Brigach – wat naby die stad Donaueschingen saamvloei. Die Donau breek in 'n vallei tussen Immendingen en Sigmaringen deur die Swabiese Alb-bergmassief waar dit tydelik heeltemal in die plaaslike kalkgesteente wegsypel (en gedeeltelik ondergronds deur die Aach tot by die Ryn wegvloei), vorm daarna die noordelike natuurlike grens van die Alpynse voetheuwels, breek buite Passau deur die suidelike gedeelte van die Boheemse Massief, vloei langs die Wienerwoud en deur die Weense Bekken.
Naby Turnu Severin bereik die rivier die Walachye-vlakte waar dit die grenslyn tussen Roemenië en Bulgarye vorm. Wes van die historiese gewes Dobroedzja draai die Donau in noordelike rigting en vorm hier 'n moerasland met talle mere wat tussen tien en twintig kilometer wyd is – die sogenaamde Balta. Ná die samevloeiing met die Pruthrivier draai die rivier weer in oostelike rigting om in 'n groot delta in die Swartsee uit te mond. Die rivier vertak in hierdie gebied met 'n oppervlakte van meer as 4 000 km² in drie rivierarms – Chilia, Sulina en Sint Joris. Die voëlryke rivierdelta is 'n belangrike biosfeerreservaat wat deur Unesco in 1991 tot wêrelderfenisgebied verklaar is.
Die Donau word 1,4 kilometer oos van Donaueschingen deur die samevloeiing van die twee bronriviere Brigach en Breg gevorm – 'n bekende Duitse rym lui dan ook „Brigach und Breg bringen die Donau zuweg'“ ("Brigach en Breg bring die Donau teweeg"). Maar ook die Donaubach, 'n klein spruit wat naby Donaueschingen ontspring, en die bron van die Breg-rivier naby Furtwangen (as geografiese oorsprong), word as bron van die Donau beskou. Aangesien die rivier in die Swartwoud ontspring en in die Swartsee uitmond, word daarna in die omgangstaal soms ook as die "Swart Rivier" verwys.
'n Merkwaardige verskynsel is naby Passau te sien waar die takriviere Ilz en Inn die Donau binnestroom. Die Inn se water, wat uit die Alpe afkomstig is, is groen, die Donauwater blou en die Ilz-water, wat uit 'n moerasland kom, swart sodat die Donau oor 'n langer afstand ná die samevloeiing drie waterkleure het. Hierby word die Donau deur die groen Innwater grotendeels verdring – 'n feit wat sowel aan die tydelik relatief groot watermassa van die Inn (veral wanneer die sneeu in die lente begin smelt), maar ook aan die uiteenlopende rivierdieptes (Inn: 1,90 meter, Donau: 6,80 meter) te wyte is.
Daar is nouliks 'n ander land wat so sterk met die Donau verbind word soos Oostenryk – hetsy weens die bekende Donauwals of die bynaam "Donaumonargie" wat aan die Oostenryks-Hongaarse dubbelmonargie verleen is. Byna die hele staatsgebied van Oostenryk dreineer in die Donau en sodoende in die Swartsee – behalwe vir die deelstaat Vorarlberg waar riviere grotendeels in die Ryn en sodoende in die Noordsee dreineer, 'n klein gebied in die noordweste van Neder-Oostenryk wat eweneens via die Lainsitz-, Moldau- en Elbe-riviere in die Noordsee dreineer, en 'n klein deel van die Mühlviertel in Opper-Oostenryk wat deel uitmaak van die Moldau se stroomgebied.