섬진강유역은 동경 126°51′41″∼127°52′56″, 북위 34°40′9″∼35°49′60″에 걸쳐 한반도의 남부 중서부에 있고, 유로 연장은 222.05㎞, 유역 면적은 4,914.32㎢로 남한에서 네 번째로 큰 강이다. 지리적으로는 전라남도와 전북특별자치도, 경상남도의 3도에 걸쳐 있고 역사적으로는 고대 가야문화와 백제문화의 충돌지대, 신라와 백제의 경계, 임진왜란과 정유왜란 때는 왜군의 침입경로였으며 조선시대 말기에는 동학농민전쟁이 승화되기도 한 장소이다.
섬진강은 본디 모래가람 · 다사강(多沙江) · 사천(沙川) · 기문화 · 두치강 등으로 불릴 만큼 고운 모래로 유명하다. 1385년(우왕 11)경 왜구가 섬진강 하구를 침입하였을 때 수십만 마리의 두꺼비 떼가 울부짖어 왜구가 광양 쪽으로 피해갔다는 전설이 있는데 이때부터 ‘두꺼비 섬(蟾)’자를 붙여 섬진강이라 불렀다 한다.
노령산맥의 동쪽 경사면과 소백산맥의 서쪽 경사면인 진안군 백운면의 팔공산에서 발원하여 백운면과 마령면 등에 충적지(沖積地)를 발달시킨다. 또한 성수면에서 구불구불하게 흘러 임실군 운암면에서 갈담저수지로 흘러든다.
순창군 적성면에서 오수천(獒樹川)과, 남원시 금지면과 전라남도 곡성군 곡성읍의 경계에서 요천(蓼川)과, 곡성군 오곡면압록(鴨綠)에서 보성강(寶城江)과 합류하여 경상남도 하동군 화개면 탑리에서부터 경상남도와 전라남도의 도경계를 이루며 광양시 골약면의 광양만으로 흘러 들어간다.
섬진강유역의 권역별 경사분석결과 20∼60%에 해당하는 면적은 유역 면적의 56.6%를 차지할만큼 대체적으로 경사가 급하다. 평균경사는 32.57%이다. 섬진강유역의 토양종류는 암쇄토가 3,191.77㎢, 회색토 및 충적토가 639.95㎢, 암석노출지는 321.79㎢, 암쇄토 및 적황색토가 72.55㎢를 차지하고 있다.
섬진강 유역의 연평균 강우량은 1,408.3㎜이고 이중 67%가 우기인 6월과 9월의 4개월 동안에 집중되어 내린다.
섬진강 유역의 지질은 크게 지리산계 편마암층으로 된 변성암과 이들 암석층을 뚫고 올라온 중생대 쥬라기 백악기 화강암 또는 제4기충적층으로 구분할 수 있다.
섬진강유역 지질시대별 암석을 분류하면 선캠브리아대 지층이 가장 우세하고, 북쪽에는 쥬라기와 백악기의 화성암이 있고, 중앙에는 삼첩기와 쥬라기의 화성암이, 남쪽에는 선캠브리아기의 변성암이 주로 분포한한다. 변성암이 가장 많이 분포하며, 화성암, 퇴적암, 기타 등의 순으로 분포하고 있다.
지역별로 살펴보면 하동, 보성, 진안 등에는 편마암계 지질이 광범위하게 분포되어 있고, 남원, 오수, 순창 등에는 중생대 대보화강암과 백악기 화강암이 분포되어 있다. 갈담 등에는 중생대 사암과 혈암 또는 역암 등이 분포되어 있고, 제4기충적층은 주로 구례와 남원 등 하천을 중심으로 분포되어 있다.
『택리지』에 “구례 남쪽의 구만촌(九灣村)은 거룻배를 이용하여 생선과 소금 등을 얻을 수가 있어 가장 살만한 곳”이라고 기록되어 있다. 이로써 현재의 구례구(求禮口)로 추정되는 구만촌까지 수운(水運)을 이용하였음을 알 수 있다. 오곡면 압록에서부터 하천 양쪽에 넓은 모래사장이 펼쳐지고, 지류와의 합류 지점에는 한랭기에 이동된 암괴(巖塊)가 하천침식에 의하여 노출되어 하천 바닥에는 바위가 많다. 이러한 조건이 수운에 큰 장애가 되지만 풍부한 수량을 이용하여 하구에서 40㎞ 거리의 구례구까지는 항행이 가능하나, 현재는 이용되지 않고 있다.
1928년동진농업주식회사(동진농장)가 임실군 강진면의 해발고도 200여 m에 운암제(雲巖堤)를 축조한 뒤, 1965년운암제 아래 섬진강다목적댐(갈담저수지)이 건설되었다. 이 댐은 유역변경식 발전을 하며 계화도(界火島) 간척지의 농업용수로 이용되고 있다. 하구인 광양만에는 광양제철소가 있다. 하류의 하동군 화개면 운수리에는 840년에 중창된 신라의 고찰인 쌍계사(雙磎寺)와 불일암(佛日庵) · 불일폭포가 있다. 명산물로는 은어와 참게를 들 수 있다.
섬진강 하류에서는 1970년대 후반부터 1998년까지 골재가 채굴되었고 광양 · 순천 · 여수 · 등지의 토목공사에서 섬진강의 모래를 많이 사용하였다. 이로 인해 하천 생태계가 큰 변화를 겪고 있다. 하동읍 하류 하상이 낮아져서 바닷물이 올라오고 특산물인 재첩은 사라졌다. 염도가 높아져 농업용수로 쓸 수 없게 되었다.
1990년 대비 2001년 섬진강유역 주변의 토지이용현황을 살펴보면 대지, 공장용지, 공공용지, 기타 등이 증가하고 농경지, 임야 등이 감소하는 추세를 보이고 있다. 특히 공장면적의 증가율이 높다.