沁河流域属大陆性气候，年平均气温10~14.4℃，无霜期173~220天。年降水量自南而北递减，上中游平均为617毫米，下游600~720毫米。小董站年平均天然径流量为17.8亿立方米，其中，82%来自五龙口以上，其余来自丹河。年径流的年际变化及年内分配很不均衡，小董站1965~1966年实测年径流量为2亿立方米，仅为多年平均径流量的13%。7~10月径流量约占年径流量的60%以上，而春灌期3~6月径流量仅占17%。年平均输沙量为720万吨，80%集中在7~8月。

沁河流域是黄河三门峡至花园口间洪水来源区之一。沁河洪水约有60%~70%来自五龙口以上，据调查考证，1482年(明成化十八年)阳城九女台曾发生洪峰流量14000立方米每秒。

河道曲折率(弯曲度)为1.95。沁河流域面积13532平方公里(含支流丹河在内)，其中河南省境内仅1228平方公里，占沁河全流域的10.2%。沁河在五龙口以上，河谷深切50~60米，多急流瀑布，谷底砾石广布，仅局部地段，坡度较缓;出五龙口后，坡度猛降，接纳北来的丹河，流行于平原上，两岸有堤束水。在省境沁河干流长125公里。落差194米，平均比降1.55‰。

沁河水资源比较丰富，1953~1979年，沁河控制性水文站小董站的多年平均天然径流量为17.8亿立米，五龙口为14.3亿立米。丹河山路平站为322亿立米。沁河约90%以上的径流量来自山西省，河南省来水量很少。沁河多年平均汛期6~9月天然径流量占全年总水量的50~60%，最大年径流量为最小年径流量的四倍左右。

沁河洪水由暴雨形成，多发生在每年七、八月间。五龙口站实测最大洪峰流量为4280立米/秒。小董站1982年8月2日洪峰流量为4130立米/秒，五龙口历史最大洪峰流量出现在1895年8月8日，为5940立米/秒。

沁河含沙量少，全流域平均的侵蚀模数每平方公里为619吨(小董站1951~1979年)，属水清沙少的河流。多年平均输沙量为798万吨(小董站)，年际变化较大，历年最大在1954年，为3130万吨，历年最小为1965年45.8万吨，年内分配不均，汛期6~8月输沙量占年输沙量的86%。沁河河水质好，受污染轻微。