Берет начало в горах Армянского нагорья. В верховьях имеет преимущественно горный характер, в узком ущелье прорезает окраинные хребты Армянского нагорья Малатья и Эргани, затем в глубокой долине пересекает Сирийское пустынное плато в северной части Месопотамии. На остальном протяжении (ниже города Хит) течет по плоской Месопотамской низменности, сложенной аллювиальными наносами: ширина реки здесь колеблется от 150 до 500 м, глубина достигает 10 м. В низовьях Евфрат двумя рукавами сливается с рекой Тигр, образуя реку Шатт-эль-Араб, впадающую в Персидский залив. Главные притоки — Тохма, Гексу (правый), Белих, Хабур (левый) — впадают в Евфрат в верхнем и среднем течении; в пределах Ирака к Евфрату подходят лишь сухие долины — вади, сток по которым наблюдается только в периоды дождей.
Основное снегово-дождевое питание Евфрат получает в горной части бассейна. На равнине питание преимущественно дождевое. Весеннее половодье, летняя межень. Во время паводков уровень воды поднимается на 3-4 м. В целях защиты от наводнений в пределах Месопотамской низменности сооружены гидротехнические сооружения, русло Евфрата на большом протяжении обваловано.
Средний расход воды у города Хит (Ирак) 840 м3/с, максимальный — 3000-4000 м3/с, минимум в конце лета — 180 м3/с, годовой сток составляет здесь 26, 4 км3. К устью средний расход воды уменьшается до 300-400 м3/с. Евфрат несет много взвешенных наносов, к устью их количество уменьшается вследствие осаждения.
Воды Евфрата с древности широко используются для орошения. Полоса оазисов вдоль русла тянется на всем протяжении Евфрата по выходе его из гор. На Евфрате - гидроузлы Кебан (Турция), Табка (Сирия). Евфрат судоходен от устья до города Хит.
На Евфрате — города Биреджик (Турция), Эр-Ракка, Дейр-эз-Заур (Сирия), Эр-Рамади, Эль-Фаллуджа, Эль-Куфа, Эс-Самава, ЭН-Насирия (Ирак).