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古长江的形成远古时代，长江流域的绝大部被海水所淹没。距今2亿年前的三叠纪时，长江流域部仍被古地中海(即特提斯海)所占据，当时西藏、青海部分、云南西部和中部、贵州西部都是茫茫大海。湖北西部，是古地中海向东突出的一片广阔的海湾，海湾一直延伸到今日长江三峡的中部。长江中下游的南半部也浸没在海底，中下游的北部和华北、西北亚欧古陆的东部，地势较高。发生于距今1-8亿年前三叠纪末期的印支造山运动，那时开始出现了昆仑山、可可西里山、巴颜喀拉山、横断山脉，秦岭突起，长江中游南半部隆起成为陆地，云贵高原开始呈现。在横断山脉、秦岭和云贵高原之间，形成断陷盆地和槽状凹地。同时，云梦泽、西昌湖、滇湖等相互串联，从东向西，经云南西部的南涧海峡，流入地中海，与今长江的流向相反。
今长江的形成发在距今1.4亿年前的侏罗纪时的燕山运动，在长江游形成了唐古拉山脉，青藏高原缓缓抬高，形成许多高山深谷、洼地和裂谷。长江中下游大别山和川鄂间巫山等山脉隆起，四川盆地凹陷，古地中海进一步向西部退缩。距今1亿年前的白垩纪时。四川盆地缓慢上升。夷平作用不断发展，云梦、洞庭盆地继续下沉。今3000-4000万年前的始新世、发生强烈的喜马拉雅山运动、青藏高原隆起，古地中海消失，长江流域普遍间歇上升。其上升程度，东部和缓，西部急剧。金沙江两岸高山突起，青藏高原和云贵高原显著抬升，同时形成了一些断陷盆地。河流的强烈下切作用，出现了许多深邃险峻的峡谷，原来自北往南流的水系相互归并顺折向东流。长江中下游上升幅度较小，形成中、低山和丘陵，低凹地带下沉为平原(如两湖平原、南襄平原、都阳平原、苏皖平原等)。到了距今300万年前时，喜马拉雅山强烈隆起，长江流域西部进一步抬高。从湖北伸向四盆地的古长江溯源浸蚀作用加快，切穿巫山，使东西古长江贯通一起。
沱沱河，长江发源地，山高岸险，终年积雪数十米深，全长374公里。
当曲口以下至青海玉树县境内的巴圹河口，称通天河，全长815公里。水势平缓，河谷宽阔，而多沼泽，日照充足，草滩密茂，两岸峰高雪深，景色壮丽、宜人，是长江流域重要畜牧区。
巴圹河口至四川宜宾的岷江口，称金沙江，全长2308公里，因产黄金而得名。明末宋应星著《天工开物》一书中记载：金沙江，（古名丽水），回环五百余公里，出金有数载，金沙江河段山高谷深，水流湍急，水面比降大，总落约三千米。险峻的虎跳峡，河段只有16公里长，而水面落差达200米，平均落差为12.5‰，可见蕴藏的水利资源是何等的丰富。
宜宾的岷江至长江的吴淞口全长2803公里，其中宜宾至湖北的宜昌，全长1030公里，又称川江，湖北的枝江至湖南的城陵矶全长340公里，又称荆江，荆江又有上、下荆江之分。上荆江：枝江至藕池口全长160公里。下荆江：藕池口到湖南的城陵矶全长180公里。
江苏以下江段又称扬子江。江阴以下河段江面逐步开阔，向入海口呈喇形状开展，江阴附近水面宽仅一公里，而到入海口附近时江面宽达80公里，有些学者认为，距今六千年以前，长江大致是在杨州、镇江一带入海，由于江面宽阔，坡度平缓，江流海潮交会，大量泥砂因流速缓慢和海水盐分凝聚而成集，江口内外悬移质日日向下沉垫，河底推移质年年向外推动，以致发育成了长江三角洲。江口的崇明岛，就是由长江泥砂堆集而成。这个岛的出现，距今只有一千多年的历史，崇明岛的南端的黄浦江，是长江的最后一条支流。
长江正源是一个宽阔的地理单元，它包括昆仑山至唐古拉山间的广阔地域，东西长约400公里，南北宽约300公里，总面积达10万多平方公里。
区内地形起伏和缓，平均海拔4400-4700米，年均气温-4℃以下，气温低，植被稀疏，常年冻土广泛分布，动物种类简单，多为高原特有的种类，包括野驴，白唇鹿、野耗牛、雪豹、藏羚羊、棕熊、狼、岩羊等。长江源由北源楚玛尔河，南河当曲和正源沱沱河组成，楚玛尔河发源于可可西里自然保护区深处的可可西里湖，藏语意为“红水河”，全长约515公里，流量小，夏季经常断源，最后流入长江上游的通天河。
长江干流宜昌市以上为上游，长4504km，占长江全长的70.4%，控制流域面积100万km²。宜宾市以上称金沙江，长3464km，落差约5100m，约占全江落差的95%，河床比降大，滩多流急，加入的主要支流有雅砻江；宜宾至宜昌长1040km，加入的主要支流，北岸有岷江、嘉陵江，南岸有乌江。
宜昌市至湖口县为中游，长955km，流域面积68万km2，本段加入的主要支流，南岸有清江及洞庭湖水系的湘、资、沅、澧等四水和鄱阳湖水系的赣、抚、信、修、饶等五水，北岸有汉江，本段自枝城至城陵矶为著名的荆江，南岸有松滋、太平、藕池、调弦(已堵塞)四口分水和洞庭湖、水道最为复杂。
湖口县至出海口为下游、长938km面积12万平方公里，加入的主要支流有南岸的青衣江、水阳江水系、太湖水系和北岸的巢湖水系。
长江水系发育，由数以千计的大小支流组成，其中流域面积在1000km²以上的支流有437条，1万平方千米以上的有49条，8万平方千米以上的有8条。其中雅砻江、岷江、嘉陵江和汉江4条支流的流域面积都超过了10万平方千米。支流流域面积以嘉陵江最大，年径流量、年平均流量以岷江最大，长度以汉江最长。
雅砻江发源于巴颜喀拉山南麓，于攀枝花市注入金沙江。流域面积约13万km2，干流长1637km，河口多年平均流量1914m/s。全流域水能理论蕴藏量3372万kW，可开发的水力发电装机容量2494.1万kW，甘孜以上称上游，长约610km，落差1330m，平均比降2.18‰。甘孜至大河湾为中游，长约600km，落差1790m，平均比降2.98‰。大河湾以下为下游，长约360km，落差750m，平均比降2.08‰。全流域可开发水能资源2494万kW，多年平均发电量1525亿kW·h。
岷江发源于岷山南麓，流经四川盆地西部，穿越成都平原，至乐山接纳大渡河，于宜宾注入川江。干流全长735km，灌县以上称上游，长340km，落差约3000m，平均比降8.82‰；灌县至乐山称中游，长约232km，落差372m，平均比降1.6‰；乐山至宜宾为下游，长约163km，落差97m，平均比降0.59‰。流域面积13.3万km2，多年平均流量2850m/s，总落差3560m。水能蕴藏量为4886.6万kW，可开发量为3056万kW。多年平均发电量1672亿kW·h。大渡河是岷江最大的支流，发源于青海省果洛山东南麓，于乐山汇入岷江。流域面积9.1万km2，干流全长1062km，多年平均流量1570m/s。水能资源主要蕴藏在双江口至铜街子河段，该段河道全长600km，天然落差约1800m，水能资源蕴藏量达1748万kW。在河口段有青衣江汇入。
沱江发源于岷山山系九顶山南麓，于泸州市注入川江。流域面积2.78万km2，干流全长702km，多年平均流量519m/s。水能理论蕴藏量为152万kW，可开发的为26万kW。干流金堂以上称上游，长约200km，落差210m，平均比降1.07‰；金堂至内江为中游，长约300km，落差147m，平均比降0.49‰；内江以下为下游，长约202km，落差67m，平均比降0.33‰。
嘉陵江发源于秦岭西段南麓，在合川区接纳涪江、渠江后在重庆市注入川江。流域面积16万km2，干流全长1120km，多年平均流量2120m3/s，总落差2300m。水能理论蕴藏量1522万kW，可开发水能资源870万kW，干流昭化以上称上游，长约394km，平均比降约3.8‰；昭化至合川为中游，长约633km，天然落差189.9m，平均比降0.30‰。合川至重庆为下游，长约93kin，天然落差23m，平均比降0.25‰。
于鄂西利川县齐岳山龙洞沟，于宜都市注入长江。流域面积1.67万km2，干流全长423km，多年平均流量414m/s，总落差1430m。水能理论蕴藏量250.4万kW。恩施以上为上游，恩施至资丘为中游，资丘以下为下游。
汉江发源于秦岭南麓，于武汉市注入长江。流域面积15.9万km2，干流全长1577km，多年平均年径流量1710m/s，总落差639m。水能理论蕴藏量为1093万kW，可开发的为614万kW。干流丹江口以上称上游，长约925km，落差555m，平均比降0.60‰；丹江口至钟祥为中游，长约270km，落差50m，平均比降0.19‰；钟祥以下为下游，长382km，落差34m，平均比降0.09‰。水能总的理论蕴藏量1006万kW，可开发水能资源600万kW，多年平均发电量为243.9亿kW·h。
湘江为洞庭湖水系中流域面积最大的河流，发源于广西灵桂县海洋山，于湖南湘阴县濠河口注入洞庭湖。流域面积9.466万km2，干流全长844km，多年平均流量2370m/s，总落差756m。零陵老埠头以上为上游，长约240km，落差110～220m，比降0.9‰～0.45‰。老埠头至衡阳为中游，长约284km，比降0.29‰～0.18‰。衡阳至濠河口为下游，长约320km，比降0.083‰～0.045‰。
资水以夫夷水为源，发源于广西资源县越城岭北麓，于湖南省益阳甘溪港注入洞庭湖。流域面积2.8142万km2，干流全长713km，多年平均流量759m/s，总落差972m。水能理论蕴藏量为224万kW，可开发149万kW。邵阳市小庙头以上为上游，小庙头至马迹塘为中游，马迹塘以下为下游。上、中、下游河段的长度分别为250、276、187km。
沅江主源马尾河发源于湘黔两省边界的云雾山，于常德县德山注入洞庭湖。流域面积8.916万km2，干流全长1022km，多年平均流量2170m/s，总落差1462m，水能理论蕴藏量为794万kW，可开发593.8万kW。干流洪江市以上为上游，长537km。洪江市至桃源县上游凌津滩为中游，长389km。凌津滩到德山为下游，长96km。
澧水发源于湖南桑植县杉木界(南源)，于津市小渡口注入洞庭湖。流域面积1.8496万km2，干流全长390km，多年平均流量574m/s。水能理论蕴藏量205.2万kW，可开发的为141万kW。干流桑植以上为上游，上游河段长约94.2km。桑植至石门为中游，中游河段长226.8km。石门以下为下游，下游河段长约69km。
赣江是江西省母亲河，江西省最大的河流，鄱阳湖水系中流域面积最大的河流，发源于赣闽交界处武夷山的黄竹岭，在南昌市附近分四支注入鄱阳湖。流域面积8.35万km2，干流全长766km，多年平均流量2130m/s。水能理论蕴藏量364万kW。赣州以上为上游，长255km。赣州至新干为中游，长303km。新干以下为下游，下游河段长约208km。
抚河发源于赣闽二省边界的武夷山脉，经青岚湖注入鄱阳湖。流域面积1.5811万km2，干流全长349km，多年平均流量480m/s。干流南城以上为上游，南城至抚州为中游，抚州以下为下游。上、中、下游河段的长度分别为158、77、114km。
信江发源于浙赣二省边境的怀玉山，在余干县注入鄱阳湖。流域面积1.5941万km2，干流全长329km，多年平均流量579m/s。
饶河是昌江和乐安河的总称，乐安河为主源，两河在波阳县姚公渡汇合，至龙口注入鄱阳湖。流域面积1.5428万km2，干流全长309km，多年平均流量为489m/s。
修河是九江市最大河流，发源于湘鄂边界的幕阜山，于吴城注入鄱阳湖。流域面积1.4793万km2，干流长357km，多年平均流量390m/s。
全流域现有面积大于1km2的湖泊760个，总面积17093.8km2。其中江源区湖泊总面积758.4km2，云贵高原区湖泊总面积540.8km2，最大的湖泊为滇池,面积297km2。中下游区共有湖泊642个，总面积1579.6km2。这些湖泊既是灌溉水源，又是排涝、调蓄洪水的天然水库，由于泥沙淤积、垦殖等原因，面积日趋缩小。
洞庭湖
洞庭湖为中国五大淡水湖之一，是长江中游重要吞吐湖泊。洞庭湖之名，始于春秋、战国时期，因湖中洞庭山（即今君山）而得名，并沿用至今。鄱阳湖
鄱阳湖是中国第一大淡水湖，位于北纬28°22′至29°45′，东经115°47′至116°45′。地处江西省的北部，长江中下游南岸。鄱阳湖以松门山为界，分为南北两部分，北面为入江水道，长40公里，宽3至5公里，最窄处约2.8公里；南面为主湖体，长133公里，最宽处达74公里。
太湖
太湖，中国五大淡水湖之一，位于今江苏省南部，长江三角洲的南部；全部水域在江苏省境内，湖水南部与浙江省相连。系华东最大湖泊，也是中国第三大淡水湖。
巢湖
安徽省江淮丘陵中部的巢湖，是中国五大淡水湖之一。东西长54.5公里，南北平均宽15.1公里，环湖172公里，据巢县、庐江、肥东、肥西和合肥四县一市境地，面积753平方公里，巢湖与纵横交错的江河沟渠相吐纳，其源远至英、霍二山，湖面有丰乐河、杭埠河等来汇，湖南与兆河、白湖相通，湖水由东南出口，经裕溪河下泄长江。
长江是中国水量最丰富的河流，水资源总量9616亿立方米，约占全国河流径流总量的36%，为黄河的20倍。在世界仅次于赤道雨林地带的亚马孙河和刚果河（扎伊尔河），居第三位。与长江流域所处纬度带相似的南美洲巴拉那——拉普拉塔河和北美洲的密西西比河，流域面积虽然都超过长江，水量却远比长江少，前者约为长江的70%，后者约为长江的60%。
长江流域水资源总量9616亿立方米，其中地表水资源9513亿立方米，地下水资源2463亿m3，重复水量2360亿m3。由于流域人口众多，人均占有水量为2760m3，仅为世界人均占有量的1/4。长江水资源特征，主要反映在河川径流的时空分布上，流域地表水资源量占水资源总量的99%；在地表水资源中，河川径流量又占96%以上。汛期的河川径流量一般占全年径流量的70%～75%。径流地区分布也很不均匀，单位面积产水，以金沙江和汉江水系为最少，鄱阳湖和洞庭湖水系为最大；按行政区，青海、河南最小，湖南最大。
长江流域各地区发生干旱与洪涝灾害的史料记载悠久，最早的旱灾记述在汉惠帝五年（公元前190年）“夏，大旱，江河水少，溪谷绝”（《汉书·五行志》）；高后三年（公元前185年），“夏，江水、汉水溢，流民四千余家”（《汉书·高后纪》）。从大量史料中选择记述详实和可比性较好的历史时期典型旱灾年份有公元1671、1679、1778和1835年；典型水灾年份有1586、1663、1788、1831、1853、1867和1870年。上述典型旱涝年绝大部分集中在清代，这主要是清代距今最近，历史文献资料保存较好，记述较详，并不能说明清代旱涝灾害最为频繁。清代以前的一些严重旱涝年事件，或记述简略，或文献不全，多数从略未选。近百年来，长江流域也出现过比较严重的旱涝灾害典型年份，有大量的实测资料和分析研究文献，可供参考，此处未列入。选列的11个典型旱涝年，根据历史文献记述的灾情严重程度，各用3级予以区分，即：干旱、大干旱、严重干旱和水灾、大水灾、严重水灾。
长江流域旱涝灾害的地域分布特性极强，各地区发生不同程度旱涝灾害的差异甚大。根据中央气象局（现称中国气象局气象科学研究院主编的《中国近五百年旱涝分布图集》（1470～1979年）资料，旱涝系列采用5级表示：Ⅰ级——涝，Ⅱ级——偏涝，Ⅲ级——正常，Ⅳ级——偏旱，Ⅴ级——旱。长江流域100E以东地区有37个站点，经整理分析得出长江流域历史干旱（Ⅴ级）和洪涝（Ⅰ级）频率分布图。流域发生比较严重干旱的频率平均为5.55%，中下游地区受旱机会高于上游地区，其中长江三角洲、干流中下游和洞庭湖地区干旱频率高达9.0%以上，为全流域最高干旱频率区；其次是上游的嘉陵江地区，中心最高干旱频率为7.0%以上。流域洪涝灾害的平均频率为7.97%，显著高于干旱频率。洪涝灾害的地区分布大体上与干旱相同，即中下游地区普遍高于上游地区。在干流中下游和两湖地区有一东西向的洪涝灾害高频地带，其中鄱阳湖北部和洞庭湖沅江、澧水至中游荆江河段为洪涝灾害的两个高频中心区，中心频率高达12.0%以上；长江上游的嘉陵江和汉江上游地区为第三个洪涝灾害高频区。上述洪涝高频地带和中心与初夏中下游的梅雨雨带、盛夏上游集中性降雨雨带以及流域的主要暴雨中心位置基本吻合。
长江历史旱涝在时间上的分配也是不均匀的。根据中国科学技术蓝皮书第5号《气候》公布的全国1000余年的“旱涝型年表”资料，经补充分析得出长江流域历史干湿气候和旱涝周期变化规律，列表如下。一千余年来，长江流域经历了三个大干湿气候周期振动，其湿润期和干旱期最短为120年，最长达220年，其间各包括3～5个小旱涝期。从20世纪80年代开始，长江进人新的湿润气候期，当前处于这个新湿润期中的第一个小洪涝期，表内括号的数字为预测参考值。
长江流域位于东经90°33′～122°25′，北纬24°30′～35°45′之间。
由江源至河口，整个地势西高东低，形成三级巨大阶梯。第一阶梯由青海南部和四川西部高原和横断山区组成，一般高程在3500～5000m。第二阶梯为云贵高原秦巴山地、四川盆地和鄂黔山地，一般高程在500～2000m。第三阶梯由淮阳山地、江南丘陵和长江中下游平原组成，一般高程在500m以下。流域内的地貌类型众多，有山地、丘陵、盆地、高原和平原。
江源位于“世界屋脊”青藏高原，许多山峰海拔达6000m以上，终年积雪。金沙江段河流强烈下切，形成约2000km长的高山峡谷。河床比降大，滩多流急，水力资源十分丰富。其中著名的虎跳峡全长17km，落差达210m。金沙江在四川省新市镇以上，只有部分河段可季节性通航。新市镇以下进入四川盆地。两岸为低山和丘陵，河谷展宽，水流平缓，可全年通航。
金沙江在攀枝花市左岸有大支流雅砻江汇入。雅砻江，上游海拔在4000m以上，呈高原景观，河谷宽阔，径流以雪水补给为主。中下游高山峡谷，两岸山高达1000～1500m，河宽100～150m。
宜宾至重庆的川江河段，接纳岷江、沱江和嘉陵江，这些河流的源流地区，地势高峻，有的海拔达3000～4000m，到四川盆地边缘地形突然下降至200～600m。岷江上游，属高山峡谷，河槽多呈“V”形，宽50～100m。中游江口镇至乐山段进入丘陵区，水流平缓，漫滩发育，个别河段河谷宽达数公里，江面宽155～500m，洲滩密布，水流分汊。下游为低山宽谷河段，河宽400～1000m。岷江支流大渡河，除源头一带为高原宽谷，下游铜街子以下为丘陵宽谷外，均为典型的峡谷河流。大渡河泸定西南的贡嘎山，海拔达7566m，是长江流域最高的山峰。与大渡河谷地，直线距离不到30km，相对高差竟达6500多m。沱江上游山区河段水浅滩多，流经成都平原时，水网纵横，中、下游丘陵区河道弯曲，滩沱相间，水流平缓。嘉陵江上游深切崇山峻岭，河谷狭窄，水流湍急，多滩险礁石，广元至合川段，河道逐渐开阔，先流经盆地北部深丘，而后过渡为浅丘区，曲流和阶地十分发育，比降变缓。合川至重庆段，河道经过盆地东部平行岭谷区，形成峡谷河段，谷宽约400～600m，水面宽150～400m，其间有横切华蓥山脉所形成的“小三峡”(沥濞峡、温塘峡、观音峡)。
川江自宜宾至江津段，流经四川盆地南缘，两岸为由红色砂页岩构成的起伏平缓的丘陵，河谷较宽，一般达2000～5000m。江面宽500～800m，沿河阶地发育。江津以下河段，进入川东平行岭谷区，区内由20余条近东北一西南向的条状背斜山地与向斜宽谷组成。当川江穿过背斜时，形成了猫儿峡、铜锣峡、黄草峡等峡谷。最窄的黄草峡下峡口江面仅宽250m。当川江经过向斜层时，又形成宽谷，江面最宽达1500m。自奉节白帝城至宜昌南津关之间近200km河段，为世界闻名的长江三峡，即瞿塘峡、巫峡和西陵峡。峡谷南岸山峰高1000～1500m。
重庆以下南岸有乌江汇入。乌江流域地处云贵高原东部，主要为石灰岩地层，山峦起伏，岩溶地貌十分发育，多溶洞、暗河。
长江出三峡过宜昌后，右岸有清江汇入。清江流域除利川、恩施、建始三个较大盆地及河口附近有小片丘陵外，其余均为高山区。两岸大部为石灰岩，小部分为石英砂岩，岩溶发育，为高山峡谷河流。
长江经过一段丘陵过渡，进入荆江河段北岸为江汉平原，南岸为洞庭湖平原，并有三口(以前为四口，其中一口现已堵塞)与洞庭湖相通。长江洪水通过三口向洞庭湖分流，洞庭湖是调节洪水的天然水库。但由于多年泥沙淤积，洞庭湖日渐缩小，调蓄洪水的作用明显减弱。荆江河道迂回曲折，水流平缓，属蜿蜒型河道，经常发生自然裁弯，留下许多牛轭湖。荆江两岸受洪水威胁严重，两岸均有堤防保护，北岸为著名的荆江大堤。
长江在此北岸有汉江汇入，南岸有湘、资、沅、澧四水经洞庭湖汇入长江。汉江上游穿行秦岭、大巴山之间，高山峡谷间有河谷开阔的盆地。中游流经丘陵和盆地，河床宽浅，属游荡性分汊河段，下游蜿蜒在冲积平原上。四水上游一般为高山区，山高1000～2000m，河谷狭窄。中游为丘陵区，间有盆地，下游进入洞庭湖平原，属冲积河流。其中沅水中游峡谷、盆地相间，最长的沅陵一五强溪峡谷，长达90km。
长江过九江市，右岸有鄱阳湖纳赣江、抚河、信江、鄱江、修水“五水”后注入长江。赣江上游为高山峡谷，两岸山高1000～1500m。中游河谷狭窄，形成赣江十八滩。万安以下为山区宽谷，下游为滨湖平原湖沼。
长江自城陵矶至江阴的1168km河段，大部分流经地势平坦的冲积平原，平原上河网湖泊密布。部分河段流经山地和丘陵，河谷宽阔，阶地发育。河道呈藕节状，时束时放，多洲滩分汊。
江阴以下为长江河口段，全长约200km，呈喇叭形。长江口潮汐属非正规浅海半日周期，平均一个周期为12小时25分，平均潮差4.62m。平均总进潮量洪季大潮53亿m，枯季小潮13亿m。长江的潮流界汛期至江阴，枯季可达镇江；潮区界汛期至大通，枯季可达安庆。长江年输沙总量4.86亿t。平均含沙量0.54k8/m3，还有一部分泥沙来自口外，全潮平均含沙量为1.55～2.52kg/m。长江口咸淡水以缓混为主，口外平均含盐度16‰。在潮汐、泥沙、地质、地貌、地球偏向力等复杂因素的影响下，口门处的沙洲不断消涨移动，江口多处分汊。经过1300多年的变迁，口门处已形成面积达1083km2的崇明岛。崇明岛将长江分为北支和南支。北支正在逐渐淤浅萎缩。南支是长江径流下泄的主要水道。南支在吴淞口附近由长兴岛分成南港和北港，南港又被九段沙分为南槽和北槽。南槽原是长江主泓道，但“近年”主泓道已逐渐转向北槽。长江口入海航道的滩顶水深一般在6m左右。不足10m水深的滩长，北港约40km，南港约64km。
长江中下游河段，比降小，水深江阔，终年可通过大型的船舶，是著名的“黄金水道”。
长江流域气候温暖，雨量丰沛，由于幅员辽阔，地形变化大，因此有着多种多样的气候类型。也经常发生洪、涝、旱、冰雹等自然灾害。长江中下游地区四季分明，冬冷夏热，年平均气温16～18℃，夏季最高气温达40℃左右，冬季最低气温在零下4℃左右。四川盆地气候较温和，冬季气温比中下游增加约5℃。昆明周围地区则是四季如春。在金沙江峡谷地区呈典型的立体气候，山顶白雪皑皑，山下四季如春。江源地区属典型的高寒气候，年平均气温-4.4℃，四季如冬、干燥、气压低、日照长和多冰雹大风。
长江流域夏季和夏季前后，盛行分别来自太平洋和印度洋挟带着大量水汽的东南季风和西南季风，在季风进退与冷暖气流交锋过程中，形成降水。6月中旬副高脊线跃进到北纬20°～25°，中下游地区进入梅雨季节。7月中旬北跃，该地区出梅，进入伏旱天气。冬季和冬季前后，流域内盛行来源于极地和亚洲高纬度地区寒冷又干燥的冷空气，降水很少。长江流域多年平均降水量近1100mm。雨季为4～10月，其降水量可占年降水量的85%。流域内除金沙江白玉以上，支流雅砻江炉霍以上，其余150万km2的广大地区时有暴雨出现。流域主要暴雨高值区有二：一是以赣东北为中心，包括湘北、皖南和鄂南地区，年平均降水量1800～2000mm；二是以川西雅安地区为中心，包括川东、川北、陕南、鄂西和滇西北地区，年平均降水量约为2000mm。流域内较大日暴雨覆盖面约4万～15万km2，最大达21.3万km2。各支流降水量为：雅砻江上游地区600～800mm，中下游900～1800mm；大渡河上游地区370～600mm，中下游652～1949mm；沱江上游地区1200～1400mm，龙门山为暴雨区，中下游900～1000mm；嘉陵江流域1494mm，大巴山南麓为暴雨区；乌江流域1163mm；清江流域1400mm，恩施和五峰是鄂西暴雨中心；汉江流域700～1100mm；资水流域1200～1800mm，六都寨附近和柘溪至桃江一带为暴雨区；沅江流域1100～1800mm；澧水流域1300～1800mm，五峰、鹤峰一带为暴雨区；赣江流域1400～1800mm。
规模
长江域有人口约4亿人，占全国1/3，其中农业人口约3.2亿人。在流域总人口中，约94%为汉族；还有50多个少数民族，2000余万人，其中超过100万人的有土家、苗、彝、侗、藏、回等6个民族，各少数民族主要居住在云贵高原、青藏高原、川西、湘西和鄂西一带。
长江流域人口稠密，平均人口密度超过220人/k㎡，特别是长江三角洲、成都平原和长江中下游平原，人口密度达600～900人/k㎡，上海达4600人/k㎡以上，是中国人口最稠密的地区。
民族
长江流域共有14个民族自治州，32个民族自治县，主要分布在长江上游，中游较少，下游没有。全流域50多个民族总人口约4亿人，其中汉族约占94.24%，少数民族约占5.76%。长江流域少数民族中，人口在10万人以上的民族依次为：土家族、苗族、彝族、侗族、藏族、回族、布依族、白族、瑶族、仡佬族、纳西族、傈僳族、羌族等13个民族，人口在十万人以下的民族依次为：蒙古族、鲁族、满族、壮族、傣族、水族、普米族，其中普米族刚过1万人。
古人类文化遗址
大约距今200～300万年前至100万年前的旧石器时代，长江流域就是早期人类生存和演化的重要地区之一。已发现的古人类化石中，早期、中期、晚期的都有发现。约200万年前，中国就已出现了在长江三峡一带活动的古人类，被称为“巫山人”。1965年在云南元谋县发现距今约170万年左右的元谋人（亦称元谋猿人）为早期猿人阶段的晚期，比北京猿人更原始，可能已会用火。1988年元谋县又出土了一具人猿超科头骨化石，距今约300～400万年。以上发现证明长江上游滇中高原是人类起源的重要地区。长江中下游继1975、1976年在湖北郧县发现两颗猿人门齿化石（距今约50～100万年）之后，1989年该地区又发现一具基本完整的“南方古猿”头骨化石，距今约100万年至200万年，被认为系人类直系祖先的“南方古猿”属，亦有称为直立人。属于上述的石器时代早期的古人类还有长江下游安徽和县境内“和县人”头盖骨化石，介于北京猿人和爪哇猿人之间，是中国迄今发现并保存最完好的猿人头盖骨化石。属于旧石器时代中期的湖北长阳发现的距今约10多万年前的“长阳人”，属早期智人或古人。属于旧石器时代晚期的距今约1万年至10万年之间的四川“资阳人”，已属于晚期智人。近些年来，云南丽江亦有类似发现。新石器时期开始于约7000～8000年前，其基本特征为磨制石器、制陶和纺织的出现。长江流域上中下游都已发现重要遗存。长江上游除成都平原外，东至三峡地区，西北至甘孜、阿坝境内，西南至安宁河、雅砻江流域，均有遗址发现，初步统计约数十处，其中最著名的属巫山大溪文化遗址，经1959年和1975年两次发掘，共发掘墓葬214座，出土器物有石斧、石镜、石凿、网坠、鱼钩、箭链、纺轮等生产工具；釜、罐、曲腹杯、碗等生活用具，还有耳坠、抉等装饰品，代表了新石器时期从中期到晚期3个不同的发展阶段。长江中游的新石器时代遗址几乎遍布江汉地区，尤以江汉平原分布为密，仅湖北已发现的新石器时代遗址就有450多处，经发掘和试掘的有60多处，多集中分布在汉江中下游和长江中游交汇的江汉平原上。早中晚期文化特征都具备的屈家岭文化，以薄如蛋壳的小型彩陶器、彩陶纺轮、交圈足豆等为主要文化特征，还出土有大量的稻谷及动物遗骸，畜牧业也相应发展。饲养的动物种类增多，并已有了渔业。长江下游的新石器时代文化序列可以河姆渡文化、马家洪文化和良洙文化为代表。位于杭州湾附近浙江余姚的河姆渡文化遗址发现于1973年，曾先后两次发掘，出土的约7000件珍贵文物中，有成堆稻谷、稻壳遗存，是目前世界上发现的年代最早的人工栽培稻，证明6000～7000年前就已掌握种稻技术；出土大量“骨耜”，证明已脱离“火耕”，开始用骨耜翻地；还出土了大片木构建筑，已出现榫卯，是迄今已知最早的“干栏式”木构建筑。20世纪50年代，在长江流域陆续发现了一批殷商文化遗址。四川新繁水观音遗址的出土文物说明“蜀”与殷商中期有密切的文化交流。长江中游湖北黄陂盘龙城遗址是已发现的长江流域第一座商代古城，距今3500多年。城邑和宫殿遗址壮观齐全，遗址、遗物、遗骸中明显反映了奴隶社会的阶级分群。属于商晚期的大冶铜绿山古铜矿是中国现已发现的年代最早规模最大而且保存最好的古铜矿。江西清江的吴城遗址是长江下游重要的商代遗址。1989年江西新干出土大量商代的青铜器、玉器、陶器，距今约3200多年，具明显的南方特色。
古建筑
冯焕阙为东汉幽帝时安州刺史冯焕墓前神道石阙，为四川现存最早的石阙，对研究汉建筑、雕刻艺术及文物制度很有价值。平阳府君阙是现存汉阙中雕刻最精美的。溪州铜柱（湖南永顺），是五代后晋刻有盟约的铜柱；玉泉寺铁塔（湖北当阳），是佛教建筑；太和官金殿（云南昆明），是古代道教官观建筑。安徽黟县西递“中国古代民居博物馆”，被称为古代建筑艺术的宝库，传统文化的缩影。大屯土司庄园（贵州毕节），为清末彝族土司庄园中保存较完整的一座；祥集弄民宅（江西景德镇）、潜口民宅，是明民居；岳麓书院。白鹿书院、西秦会馆、杜甫草堂，都是名建筑；卓克基土司官寨，是集居住、官署、防御于一体的少数民族官寨建筑（四川马尔康）；还有苏州庭院等等。
古墓葬
主要有湖北随州擂鼓墩古墓群；荆州楚墓群；浙川楚墓群；乐山麻浩崖墓；棘人悬棺墓群；荆州秦汉墓；云梦秦墓；长沙汉墓；王建墓；李自成墓；张衡墓；李时珍墓；明显陵；南唐二陵；明孝陵等等。
古石刻、碑刻、造像
主要有北山摩崖造像；宝顶山摩崖造像；乐山大佛；白鹤梁题刻；麦积山石窟；褒斜道石门及其摩崖石刻；特别是袁滋题记摩崖石刻，历史地反映云南边疆地区与中原的关系，同时又是民族友好的重要历史文物。云南曲靖的段氏与三十七部会盟碑，系宋大理国碑刻，又称石城会盟碑，是研究大理国史及云南民族关系的重要实物资料；大理南诏德化碑，是赞扬南诏与唐朝关系的重要碑刻；南京栖霞山石刻，是现存唐碑中最早的行书体碑之一。
古窑址
湘阴两晋至唐代的青瓷窑址，宜昌均山窑址，为吴晋时期南方青瓷窑群址，是中国南方早期青瓷重要产地之一；长沙铜官窑遗址，是唐五代瓷窑遗址，开彩色釉先河，陶瓷史上有重要意义。
长江流域综合利用任务广泛而复杂，涉及国民经济各有关部门及流域内19个省、自治区、直辖市。根据1990年国务院批准同意的《长江流域综合利用规划简要报告》，流域综合利用规划的任务包括水资源开发利用、防洪、治涝、水力发电、灌溉、航运、水土保持、中下游干流河道整治、南水北调、水产、下流沿江城镇布局、城市供水、水源保护与环境影响评价、旅游等，并指出流域规划工作要坚持“统一规划，全面发展．适当分工，分期进行”的基本原则，正确地解决远景与“近期”，干流与支流，上中下游，大中小型，防洪、发电、灌溉与航运，水电与火电，发电与用电，整体与局部以及水土和生物资源的利用与保护等方面的关系。
南水北调工程：能改善我国黄河、淮河、海河流域及西北地区严重缺水的局面。
西线工程：从长江上游通天河、雅砻江、大渡河引水到黄河上游，解决西北地区缺水问题。
中线工程：从汉江丹江口水库引水，向黄淮海平原西部和北京、天津供水。
东线工程：从长江干流江都三江营抽水，供江苏、山东、安徽、河北、天津等省市用水。
引江济淮线工程：从长江北岸裕溪口、凤凰颈、神塘河引水，经巢湖后跨江淮分水岭，送水至淮河，补充两淮地区的工农业和城市生活用水。
分蓄洪工程
1954年，分蓄洪工程建成后，在丹江口工程本建成前经常运用，改变了汉江中下游堤防三年两决口的严重局面。
丹江口工程
1958年9月丹江口工程开工，随着丹江口水利枢纽和杜家台分洪工程的建成，长江最大的支流汉江的治理开发取得了初步成绩。随着石泉、安康、黄龙滩、王甫洲及其它干支流枢纽工程相继兴建发挥效益，汉江干支流综合利用将日臻完善，实现汉江流域规划的最终使命。
葛洲坝工程
1971年开工兴建，1994年全部工程胜利完成。在航运方面，长江上最为险要的川江航道中的三峡段得到了明显的改善，有利于航运发展，船闸引航道运行正常。
三峡工程
是中国长江中上游段建设的大型水利工程项目。分布在中国重庆市到湖北省宜昌市的长江干流上，大坝位于三峡西陵峡内的宜昌市夷陵区三斗坪，并和其下游不远的葛洲坝水电站形成梯级调度电站。它是世界上规模最大的水电站，也是中国有史以来建设的最大型的工程项目。1994年三峡工程一期工程正式开工，1997年11月实现长江二次截流（修建葛洲坝工程时，实现长江首次截流），2003年第一台机组发电。
长江流域内共有通航河流3600多条，总计通航里程约7×10km（其中，0.7m以上水深的等级航5.7×10km），占全国内河通航里程的70%，各项运网密度指标均高于全国平均水平。运网密度每万人高于全国平均50%，运网密度每100km为全国平均的3倍多，综合密度和经济相关密度也在全国平均2倍以上，显示出长江水系航运网的优势和在全国内河航道中的地位和作用。
宜宾以上金沙江有分段、季节性通航里程751km，一般通行较小吨位船舶，兼有漂木。长江干流宜宾至宜昌为上游航道，全长1040km，河道平均比降0.22‰，平均流速在2m/s以上。宜宾——兰家沱，长303km，航道尺度（最小航深×航宽×弯曲半径，以下同）为2.7m×50m×560m，可通航1000t级船舶；兰家沱——重庆河段，长81km，航道尺度为2.5m×50m×450m，最大可通航800～1000t级船舶；重庆至宜昌660km，航道尺度为2.9m×60m×750m，单向运输通过能力约1000×10t，通航1000～1500t级船舶组成的3000t级船队，其中，香溪、黛溪以下76km的葛洲坝水库常年回水区，可通行1500～3000t级驳船组成的万吨级船队。三峡工程兴建以后，川江航道条件将大为改善，万吨的船队年内约有半年以上时间可直达重庆，航道年单向运输通过能力可达5000×10t以上。
宜昌至武汉为中游航道，全长626km，有主要浅水道18处，航道维护最小尺度：宜昌——临湘416km为2.9m×80m×750m，临湘——武汉210km为3.2m×80m×1000m，可分别通行1500t和1500～3000t级船舶，航道年单向运输通过能力分别为1.7×10t和4.7×10t，“目前”航道能力利用率为9%～23%。
武汉至长江口为下游航道，全长1143km，长江水系97%以上的一级航道主要集中在该河段上。其中，武汉至南京708km河段中，航道维护的最小尺度为4m×100m×1000m，通航3000～5000t级船舶，年单向运输通过能力为7×10～8×10t；南京以下进人感潮河段，航道维护尺度10.5m×200m×1200m，乘潮可通行2×10～2.4×10t级海轮。
按自然条件和经济联系来分，长江水系自上而下大体可分为6个自成体系且又通过长江干流相互联系的地区航道网：即以重庆为中心的西南地区航道网，包括金沙江、长江干流、岷江（大渡河）、沱江、涪江、渠江、乌江、嘉陵江、赤水河、綦江、横江、牛栏江等，总计通航里程约1.1×10km；以长沙为中心的洞庭湖水系航道网，包括湘、资、沅、澧和洞庭湖区航道等，总计通航里程约1×10km；以武汉为中心的汉江航道网，包括长江干流、汉江及其他支流，总计通航里程约9300km；以南昌为中心的鄱阳湖水系航道网，包括赣江、抚河、信江、饶河、修水、袁河、昌江、鄱阳湖区航道等，总计通航里程约5000km；以合肥为中心的巢湖水系航道网，包括南淝河、巢湖湖区、饶河、洲河、兆河、得胜河、罗昌河等，总计通航里程约3000km；以上海、南京、杭州为中心的长江三角洲航道网，包括苏申内外港线、江南运河、长湖申线、丹金溧漕河、锡澄运河、苏浏线、杭申甲线、芜太运河、张申线、六平申线等等，该地区为长江水系航运最发达的区域，总计通航里程约20000km。
