湄公河地形可分為5個區：北部高原、安南山脈(長山山脈)、南部高地、呵叻高原和湄公河平原。北部高原包括寮國北部，泰國的黎府和清萊省山區，到處是崇山峻嶺，高程達1500～2800米，只有少量的高地平原和河谷沖積臺地。安南山脈從西北向東南延伸800餘公里，北部和中部的山坡較陡，南部為丘陵地區。南坡和西坡受西南季風的影響，雨量較大，而中部河谷較乾旱。南部高地包括高棉的豆寇山脈，東面為綿延山地，西南為丘陵地。呵叻高原包括泰國東北部和寮國的一部分，為長寬各約500公里的蝶狀山間盆地，支流蒙河和錫河流經這裡。湄公河平原為大片低地，包括三角洲地區。

湄公河流域位於亞洲熱帶季風區的中心，5～9月底受來自海上的西南季風影響，潮溼多雨，5～10月為雨季；11月～次年3月中旬受來自大陸的東北季風影響，乾燥少雨，11月～次年4月為旱季。強度很大、歷時較短、影響範圍較小的雷雨在整個雨季都很頻繁；歷時較長，範圍很大的降雨在9月份最頻繁，能引起嚴重的洪水氾濫，但其影響大多隻侷限於三角洲地區和流域西部，偶爾穿越大陸使更大範圍遭受長時間大雨襲擊。由於降雨的季節分佈不均勻，流域各地每年都要經歷一次強度和歷時不同的乾旱。湄公河流域正常年降雨量從泰國東北部的1000毫米以下遞增到寮國南部、高棉和越南的山區邊緣的4000毫米以上，在高棉平均為2000毫米，平均年降雨量的年內分佈很不均勻，年降雨量的88%左右集中於5～10月份。湄公河流域氣溫變化較小，最高平均氣溫越南為30℃，泰國為33。5℃；最低平均氣溫寮國為15℃，高棉為22。7 ℃；相對溼度為50%～98%。

湄公河瀾滄江流域面積大於5000平方公里的支流有22條。中國，瀾滄江流域面積16。48萬平方公里，多年平均流量每秒2140立方米，平均年出境水量765億立方米；緬甸，境內流域面積為2。4萬平方公里，多年平均流量每秒300立方米；寮國，境內流域面積20。2萬平方公里，多年平均流量每秒5270立方米；泰國，境內流域面積18。4萬平方公里，多年平均流量每秒2560立方米；高棉，境內流域面積15。5萬平方公里，多年平均流量每秒2860立方米；越南，境內流域面積6。5萬平方公里，多年平均流量每秒1660立方米，湄公河上游為一狹長谷地，約佔流域總面積的1/4，切穿中國的山脈和高原。湄公河下游在其開始形成緬甸、寮國邊界的那一點以下，長2，390公里(1，485哩)，有泰國的呵叻高原(Khorat Plateau)、在寮國和越南的安南山脈的西坡以及高棉的多數地區為其流域，然後經在越南的三角洲汊河到達海中