Posee la mayor cuenca hidrográfica de la península ibérica, al ocupar 98 073 km², de los que 78 859 km² corresponden al territorio español y 19 214 km² al portugués.Más del 98 % de la superficie de la cuenca corresponde a Castilla y León. Su cuenca destaca por los cultivos de vid y cereales, así como por la producción de vinos de gran calidad.
Es el río de mayor caudal absoluto de la geografía peninsular. Tiene una tupida red de afluentes que recogen aguas de la cordillera Cantábrica, el sistema Ibérico y el sistema Central, todos ellos responsables de su elevado caudal. De todos ellos, los más importantes son el Pisuerga y el Esla, por el norte, y el Adaja y el Tormes, por el sur. Además, y con sus 897 km, es el tercer río más largo de la península, tras el Tajo y el Ebro.
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