Kymijoen vesistön valuma- eli sadealue on 37 107 km2 eli n. 11 % koko Suomen pinta-alasta ja sen järvisyysprosentti on 19,7 %. Valuma-alueen pohjoisimmat osat ovat Keski-Suomessa Kinnulan ja Pihtiputaan kunnat ja Pohjois-Savossa Keiteleen ja Pielaveden kunnat. Valuma-alueen keskimääräinen vuosisadanta on alueen pohjoisosissa noin 570 mm ja alueen eteläosissa noin 610 mm. Valuma-alueen korkeimmat osat ovat yli 200 metriä merenpinnan yläpuolella, mm. Jyväskylän Laajavuori 228 m. Korkein järvi, Petäjävedellä sijaitseva Ylä-Kintaudenjärvi, on 154 m merenpinnan yläpuolella. Alueen keskimääräinen korkeustaso on 120 m merenpinnan yläpuolella.
Varsinainen Kymijoki alkaa Päijänteen kaakkoisosasta, Asikkalan kunnassa sijaitsevasta Kalkkisesta, josta matkaa merelle, Ahvenkosken lahteen, kertyy n. 203 km ja putouskorkeutta n. 78,5 m. Kalkkisiin asti on Kymijoelle kertynyt valuma-aluetta 26 480 km2. Kalkkisista Iitin Pyhäjärveen Kymijoki virtaa monihaaraisena. Pyhäjärven koillisosaan laskevat Mäntyharjun reitin vedet. Reitin valuma-alue on 5 470 km2 ja järvisyysprosentti 22,4 %. Noin 5 km Voikkaan alapuolella laskevat Kymijokeen valuma-alueeltaan 1 250 km2:n suuruisen ja 15,1 %:n järvisyvyyden omaavan Kivijärven eli Valkealan reitin vedet. Tästä mereen virtaa Kymijoki lähes järvettömänä eikä siihen liity myöskään merkittäviä sivuhaaroja. Ennen mereen saapumistaan, Pernoon yläpuolella joki haarautuu kahteen päähaaraan, joista itäinen eli Pernoon haara laskee mereen Kotkan kaupungin kohdalla ja läntien eli Hirvikosken haara Pyhtään ja Ruotsinpyhtään rajalla Ahvenkosken lahteen.
Itäinen päähaara jakautuu vielä Parikan kohdalla kahteen osaan, Korkeakosken ja Langinkosken haaroihin, joista Langinkosken haarasta eroaa vielä Kokon- eli Ränninkoskessa pienehkö Hovinjoki eli Huumanhaara. Läntiseen päähaaraan laskee Tammijärven kohdalla Tallusjoki ja päähaarasta eroaa Klåsarön alapuolella pienehkö Pyhtään eli Stockforsin haara, joka laskee mereen Munapirtin kohdalla. Vedenjako päähaarojen välillä hoidetaan Hirvivuolteen automaattisella säännöstelypadolla.
Kymijoessa, Pernoon haarautumispaikassa, virtaava vesimäärä on keskimäärin 283 m3/s. Havaittuja ääriarvoja ovat; ylivirtaama 816 m3/s (1899) ja alivirtaama 65 m3/s (1942).
Vesivoiman käyttö
Vesistön eri käyttömuodoista voidaan ensimmäisenä ja tärkeimpänä mainita vesivoiman käyttö. Kymijoessa, sivu-uomia lukuun ottamatta, on kaikkiaan 13 vesivoimalaitosta, joista ensimmäiset on rakennettu jo 1800-luvun lopulla. Huomattavimmat vapaana virtaavat kosket ovat noin 4,5 km haarautumispaikan yläpuolella sijaitsevat Ahvionkosket, joiden putouskorkeus vuonna 1933 suoritettujen perkausten jälkeen on noin 1,90 m, sekä itäisessä päähaarassa, noin 1,5 km haarautumispaikan alapuolella sijaitsevat Pernoonkosket, joiden putouskorkeus on keskiveden aikana noin 4,0 m.
Veden säännöstely
Kymijoen virtaamaa säännöstellään Päijänteeltä käsin. Säännöstelyn tarkoituksena on lisätä voimalaitoksista saatavia taloudellisia hyötyjä sekä estää mahdollisuuksien mukaan tulvavahinkoja. Säännöstelyllä pyritään leikkaamaan suurimmat kevät tulvat pois ja tasata joen virtaamia etenkin kesäaikana. Monista muista isoista joista poiketen Kymijoella ei toteuteta lyhytaikaissäätöä. Tämän seurauksena vuorokauden sisällä ei tapahdu virtaamavaihteluita.
Kymijoen perkaukset
Vesistössä on suoritettu tulvien torjumiseksi perkauksia Kymijoen yläosissa vuosivälillä 1920 - 1932, jolloin muun muassa Pyhäjärven pinta laski noin 1,5 metriä ja huomattavia alueita saatiin viljelyskelpoisiksi. Kymijoen alaosan kuntien maanviljelijät tekivät vuonna 1926 aloitteen Susikosken ja sen alapuolella sijaitsevien koskien perkauksesta. Aloitteen johdosta laadittiin muutamia suunnitelmia, mutta ne jäivät erinäisistä syistä toteutumatta, kunnes professori P. Kokkoselle annettiin vuonna 1925 tehtäväksi Kymijoen perkauksesta aiheutuvan hyödyn arvioiminen. Suunnitelman mukainen perkaus aloitettiin vuonna 1929 Laajakoskessa ja sitä jatkettiin sittemmin päähaaran Susikoskessa, Ahvionkoskessa ja Kultaankoskessa.
Kymijoen läntisestä haarasta perattiin Hirvikoskea, Suomenkylän koskea, Strömforsin haaraa, Paaskoskea, Hattarinvirtaa ja Klåsarönkoskea. Sittemmin perattiin vielä Hirvivuolletta ja itäisen haaran Pernoonkoskia. Näiden perkauksien hyötyalue oli noin 6 840 hehtaaria.
Perkauksista aiheutuneita haittoja kalataloudelle on tarkoitus lähivuosina kompensoida kunnostamalla osa peratuista koskista lohikalojen kutualueiksi.
Uitto Kymijoella
Uittoa on Kymijoessa harjoitettu jo yli kahdensadan vuoden ajan. Kymijoen itäisen haaran Korkeakosken saha on ollut toiminnassa jo ennen isoavihaa ja se uusittiin 1720-luvulla. Kymijokivarressa oli 1700-luvun lopussa useita sahoja ja tällöin oli myös Kymijoessa tapahtuva uitto huomattavan vilkasta. Valtiovalta alkoi suhtautua uittoihin tiukemmin 1800-luvun lopulla, ja vuonna 1880 vahvistettiin ensimmäinen lauttaussääntö ja valtion lauttauslaitteet luovutettiin vuonna 1873 perustetun Kymin lauttausyhtiön haltuun. Lauttausyhtiö lopetti toimintansa vuonna 1907 ja puutavaran omistajat perustivat uuden yhdistyksen nimeltä Kymijoen Uittoyhdistys. Yhdistyksen säännöt vahvistettiin vuonna 1945 ja se jatkaa edelleen toimintaansa. Joen Kuusankosken yläpuolisessa osassa uitto loppui vuonna 2002 ja välillä Kuusankoski - meri jo vuonna 1966.
Kymijoen veden laatu
Kymijoen alaosan vedenlaatua seurataan sekä ympäristöhallinnon valtakunnallisen seurantaohjelman mukaisena viranomaisseurantana että likaajien lupiin perustuvana yhteistarkkailuna. Kymijoen vedenlaatu on parantunut merkittävästi viimeisten vuosikymmenien aikana. Tämä on ollut seurausta jokivarren teollisuuden kuormituksen vähenemisestä. Biologisesti happea kuluttava kuormitus on pudonnut sadasosaan 1980 luvun lopulta. Kiintoaine kuormitus on pudonnut kymmenesosaan ja kemiallinen hapenkulutus viidesosaan. Kymijoen vesi on lievästi humuksen värjäämää, mutta laadullisesti hyvä. Viimeisimmän vesin käyttökelpoisuusluokituksen mukaan Kymijoen vesi olisi laatunsa puolesta täyttänyt hyvän laatuluokan kriteerit.