大汶河，又名汶水，简称汶河，地处东经116°21′~117°59′，北纬35°38′~36°28′。主流发源于莱芜市松崮山南麓的沙崖子村，迂迴西流，流经莱芜、泰安两市，为季节性河流。流域内地形自东北向西南倾斜，最高处为泰山，最低处为东平县的稻屯洼。大汶河上游分为北支牟汶河和南支柴汶河，以北支牟汶河为主流，交汇于大汶口东；由其至戴村坝为中游，称大汶河；戴村坝至东平湖为下游，称大清河。大汶河在东平县马口注入东平湖，全长208公里，流域面积9069平方公里，其泰安境内流经156.5公里，流域面积6459平方公里。
大汶河流域在泰安市境内共涉及86个乡镇、4200个自然村、446.3万人，人口密度为每平方公里686人。流域内耕地面积430．48万亩，平原、丘陵、山地、涝洼各占35．7％、37．8％、18．5％和8％，人均耕地0．964亩。
大汶河自然资源丰富，除年平均径流量18．52亿立方水资源外，还有十几万亩的林业资源和数亿吨的优质河砂；沿河两岸地下资源丰富，有煤炭、岩盐、石膏、有色金属等矿产资源；宁阳县白鹭栖息地自然保护区核心面积l500亩，有白鹭、灰鹭、池鹭等十多个品种，种群数量万余只，是中国北方最大的白鹭自然保护区；东平湖已成为山东省主要的淡水养殖水产基地。
大汶河流域是中国古代文明的重要发祥地，大汶口文化是新石器时代晚期的代表性文化（详见《大汶口遗址》条目）。流域内文物古迹众多，两岸县级以上不可移动文物共有334处，县级以下已登记的文物有100余处，主要包括遗址、墓葬、建筑、石刻等，其中国家级重点文物9处，省级23处，市级64处。6个县市区都有自己独特的文物古迹和民俗文化，其中“汶河古渡”为古泰安八景之一，东平湖畔的水浒文化区，已成为泰安市新的旅游景区。
大汶河流域年平均降雨量683．8毫米，6~9月份为主汛期，汛期降雨量513毫米，占全年降雨量的75%。径流多集中在汛期，年平均径流量临汶站为18．52亿立方米，汛期平均径流量为13．27亿立方米，占平均径流量的71．7％，汛期洪水集中，流量大、流速快，是危及河道工程安全的主要因素。大汶河属季节性山洪河道，历史上水患灾害频繁，从清初到1948年大汶河共发生大的水灾27次，1918年大汶河出现10300流量洪水，沿河决口漫溢70多处，受灾范围东起楼德，西至运河，北起满庄，南至微山湖，受灾面积达2000多平方公里。新中国成立以来，大汶河出现4000流量洪水12次，其中，1957年和1964年均发生近7000立方米流量洪水，流域成灾面积分别为94万亩和62万亩；2001年“8·4”洪水，造成柴汶河北岸东杨庄、南滕村洪水倒灌，倒塌房屋200余间；2003年“9·4”洪水，汶口站发生1940立方米流量洪峰，琵琶山拦河坝被冲溃887米，冲毁滩地265亩。
近年来，市委、市政府加大了对大汶河综合治理和开发利用的力度，取得了明显成效。一是对大汶河的污染治理，市政府出台了《关于加强水污染工作的意见》，关闭了麦草、废纸制浆的50家小造纸企业，对99个污染项目进行重点治理；提高城市整体治污能力，日污水处理能力达到37万吨；实施东平湖区三大湿地建设，建设成了2．7万亩人工湿地。目前，大汶河水质有了明显提高，污染物排放量呈逐年下降的趋势。二是提高河道管理水平，市政府出台了《泰安市河道管理办法》《泰安市河道采沙管理办法》等26件法规文件，成立了水政执法、公安、交通等部门联合稽查队伍，强化了执法检查，遏制了在河道上乱修、乱建、乱采、乱伐行为，使河道管理、河砂资源开发得到了有效管理和保护。