密西西比河干流發(fā)源于蘇必利爾湖以西,美國明尼蘇達(dá)州西北部海拔501米的、小小的艾塔斯卡湖.
水文：
流域廣闊,各地氣候條件不一,因而河流各段的水文特征具有一定差異.上游河段緯度稍高,以春季融雪和雨水補給為主,4月出現(xiàn)全年最高水位,6月因降水增多,出現(xiàn)次高水位,洪水期3～7月,12月為枯水期.年平均流量 2900 立方米/秒 .冬季封凍 ,含沙量少.中游年平均流量 5800 立方米/秒,8月為洪水期,6 月出現(xiàn)最高水位,12 月為枯水期.由于西岸流經(jīng)半干旱地區(qū)支流的匯入,河流含沙量增大 .下游自俄亥俄河匯入后 ,水量大增 ,年平均 徑流量達(dá)1.34 萬立方米/秒,6 月為洪水期 ,4 月出現(xiàn)最高水位,10月為枯水期,含沙量大.干流右岸以密蘇里河為首,長度大、水量小、季節(jié)變化明顯；左岸以俄亥俄河為首,長度小、水量大、季節(jié)變化緩和.流域內(nèi)大部分為平原,為美國中南部提供了豐富的灌溉水源和工業(yè)、生活用水.但中下游河段因比降小、河漫灘廣闊,過去每當(dāng)春夏,河水暴漲,中游以下沿河低地極易泛濫成災(zāi),有美洲尼羅河之稱.
密西西比這樣一條大河的水文一向是大力研究的對象,事實上,至1920年代人們普遍相信,對這條河的水文情況已有足夠了解,而且已建成的控制設(shè)施已足可制服該河.然而1927年密西西比河下游發(fā)生了有史以來最大的洪災(zāi),59,570平方公里以上的土地被淹,公路、鐵路和電話線路等交通運輸多處中斷,農(nóng)田、工廠甚至整座城鎮(zhèn)一度泡入水中.大量財產(chǎn)被毀,至少250人喪命.河流工程師們開始重新審察密西西比河的水文問題.
自從1927年發(fā)生反常情況以來,主要支流注入密西西比河下游的平均流量受到悉心監(jiān)測.主河道流經(jīng)密西西比州維克斯堡（Vicksburg）的平均流量測定為16,131立方公尺/秒.一般而言,西面的支流是最不穩(wěn)定的.春季和初夏達(dá)到高峰時,相當(dāng)於冬季輸入主河道水量的3～4倍.密西西比河上游及其支流約在同一時間(3～6月)達(dá)到最高水位,此時間內(nèi)融雪之後便是初夏降雨.不過,這一地區(qū)冬季流量也十分可觀.俄亥俄河流量高峰出現(xiàn)稍早,它在匯入密西西比河前不遠(yuǎn)處的伊利諾州梅特羅波利斯最大月平均流量通常出現(xiàn)在3月,此時俄亥俄河提供的流量能占密西西比河下游維克斯堡測到的流量的3/5以上.所以說,俄亥俄河是密西西比河下游發(fā)生洪水的主因.洪水可因下列情況而加劇：大平原上降雨早,初春突然出現(xiàn)熱天使北部積雪融化,下游普降暴雨等等.出現(xiàn)上述情況時,下游河水溢出河岸,威脅大堤.支流被擋回,在大堤遠(yuǎn)側(cè)形成湖泊.平時不超過2～3.5節(jié)(2.4哩/小時)的流量在主河道狹窄處可增加1倍.例如,維克斯堡監(jiān)測站在1936年記錄的冬季低流量僅2,655立方公尺/秒,次年高水位期所測到的流量為58,298立方公尺/秒.
密西西比河水及沉積物中來自城市、工業(yè)和農(nóng)業(yè)的各種污染物已經(jīng)測定.有機化合物和微量金屬濃度較低,除水中自然存在者外,還來自工業(yè)和城市垃圾及農(nóng)業(yè)和城市地區(qū)的排水.但在一些城市的下游已發(fā)現(xiàn)與人類垃圾有關(guān)的高濃度的微生物,并已確認(rèn)為流入河水中的垃圾處理不當(dāng)所致.如紐奧良下游中的濃度比該市上游的濃度高好幾倍.在紐奧良所取的水樣顯示,溶解氧含量較高於生物氧需求量.據(jù)此可說明密西西比河污染程度不高.
水系：
如果將密蘇里-杰佛遜（雷德羅克）水系的長度加在密蘇里-密西西比匯流后的密西西比河上,則長度為5,971公里,居世界第4位.密西西比河主干長3,780公里,僅居世界第20位.密西西比河流量約為17,000立方公尺/秒（600,000立方尺/秒）,居世界第8位.密西西比河流域范圍很廣,眾多的支流,聯(lián)系著大半個美國的經(jīng)濟區(qū)域.整個水系流經(jīng)美國本土48州中的31個州,加拿大的兩個州.北起北美五大湖附近,南達(dá)墨西哥灣,南北長達(dá)2400公里,從西邊的落基山到東南的阿巴拉契亞山地,東西寬約2700公里,全流域面積達(dá)322萬平方公里,絕大部分在美國境內(nèi),占美國全部領(lǐng)土的2/5左右.在世界各大河流域面積中,僅次于南美洲的亞馬遜河和非洲的剛果河,居世界第三位,比中國的長江的流域大一倍.
河源段從河源至明尼蘇達(dá)州的圣保羅通航起點.河水清涼,靜悄悄蜿蜒於有眾多湖泊和沼澤的鄉(xiāng)間低地.上游從圣保羅至密蘇里州圣路易附近密蘇里河河口.此段流經(jīng)石灰?guī)r峭壁之間,沿途經(jīng)過明尼蘇達(dá)、威斯康辛、伊利諾和愛荷華州吸收兩岸河溪流水.正是這一河段取得了使操阿爾岡昆語的印第安人稱之為「河流之父」的特性.自密蘇里河匯入處至俄亥俄河口為中段,長322公里.密蘇里河水流湍急,泥沙混濁,尤其在氾濫期,給清澈的密西西比河不但增加了流量,而且輸入了大量泥沙.俄亥俄河在伊利諾州開羅匯入後,為密西西比河下游,該段河水豐滿,河道寬廣,兩岸之間往往有2.4公里之距,成一棕色洪流,緩緩奔向墨西哥灣.
密西西比河的支流很多,比較重要的有54條,由于氣候地貌等條件的異同,使東西兩側(cè)支流的水文特征截然不同.其中最主要的支流有俄亥俄河、密蘇里河、阿肯色河、雷德河和田納西河等.這些支流像一棵大樹上的茂密的枝丫似的分布在整個流域之中.