Té un cabal que oscil·la entre 80.000 i 120.000 m3/s, bé que a les grans crescudes pot arribar als 170.000 m3/s, i després de la confluència amb el Xingu a 190.000 m3/s; el cabal específic és de 30,9 l/s per km2, i la velocitat de 2,5 km/h, que s’incrementa abundosament a l’època de les pluges.
Flueix des dels 23° de latitud als 30° de longitud, en el sentit dels paral·lels, al S de la línia equatorial, en direcció SW a NE al llarg de 6.280 km des de les fonts de l’Ucayali i de 5.500 km des de les del Marañón, fins a arribar a l’Atlàntic, on la desembocadura té 200 km d’amplària mitjana. La submersió de l’antic delta a causa de l’elevació del nivell de la mar ha donat lloc a la formació dels nombrosos braços actuals, anomenats furos.
La seva situació li permet de rebre afluents dels dos hemisferis, amb crescudes a diferents èpoques. Té un règim mixt amb gran part del cabal procedent de les pluges torrencials. Els tributaris andins contribueixen a augmentar el cabal amb una aportació nival, per la qual cosa el Marañón, els rius colombians i els de l’oest brasiler tenen un règim de dues màximes (pluvial i nival). Però l’Amazones evoluciona cap a un règim d’una sola màxima. En el curs mitjà, el Madeira per la dreta i el Río Negro per l’esquerra són els principals tributaris. Els seus règims australs venen retardats, i els boreals, avançats. Així, doncs, l’Amazones en el curs mitjà no té un règim típicament equatorial. A Óbidos, després de la confluència del Negro i del Madeira, té una màxima entre maig i juny. Després d’Óbidos rep, per la dreta, el Tapajos i el Xingu i a partir de la confluència amb el primer té les aigües més altes el maig i les més baixes el novembre. Aigua avall, la marea, la qual es fa notar fins a 1.000 km riu amunt, i, al contrari, el corrent del riu es manifesta fins a 200 km mar endins, i la pororoca, onada gegantina que ultrapassa les boques i s’eleva a més de 8 m sobre el nivell de l’aigua, pertorben el règim, i s’ajunta amb el Tocantins. Així, fins a la confluència amb el Madeira, l’Amazones és un riu alimentat per les aigües tropicals de dos hemisferis, però amb màximes que no tenen una separació de sis mesos, sinó de tres. El cabal del més gran estiatge a Óbidos és de 63.000 m3/s; l’absència d’una mínima important és motivada pel fet que no hi ha una estació llarga i acusada dins la conca.
La seva conca forma una ampla depressió plana, coberta de sediments terciaris i quaternaris que arriben a 4 km de gruix dipositats sobre el sòcol arcaic convertit en peneplà. El seu gradient és mínim: a 3.000 km de l’Atlàntic té una alçària de 65 m.
El riu rep tres noms diferents: els peruans li diuen Marañón fins a Iquitos, a partir d’on és anomenat Amazones, mentre que per als brasilers és Solimões des de la frontera brasilera fins a la confluència amb el Río Negro, on canvia el nom pel d’Amazones fins a la desembocadura.
L’Amazones té un important paper de penetració, és navegable fins a Manaus, i en èpoques d’aigües altes fins a Iquitos. El seu ample llit és inundable (várzeas); a continuació es troba la terra firme, més alta, formada per una gran plana.
La gran xarxa amazònica és formada per rius blancs o negres, els més importants dels quals són els justament Río Branco i Rio Negro. Els rius blancs, anomenats així impròpiament, car són grocs, deuen la coloració a les argiles que transporten, per exemple, el Madeira. Al contrari, els rius negres porten aigües realment molt fosques o negres; aquests rius no transporten sediments, raó per la qual provoquen freqüents inundacions. El seu color és originat per una forta solució d’àcid húmic, format per la descomposició d’organismes de les várzeas o caaigapós, terrenys inundats periòdicament la major part de l’any a causa de les pluges. D’altres afluents no traslladen sediments, però no són negres, sinó d’un color verd maragda, com el Xingu i el Tapajos.
Un altre fenomen relacionat amb l’Amazones és el que rep el nom regional de terras caídas: esfondrament sobtat de grans blocs de la vora del riu, formada per argiles sorrenques, materials propis de les planes d’inundació al·luvials. Aquest fenomen ha provocat sovint catàstrofes de grans proporcions. Les planes d’inundació de l’Amazones són formades en gran part per materials sedimentaris que provenen de les terras caídas. Això provoca l’obstrucció del llit del riu i un desplaçament dels seus canals, reemplaçats per amples llacunes anomenades ralóes, que de vegades dificulten la navegació.
Les boques del riu foren descobertes el 1500 per Vicente Yáñez Pinzón, que el remuntà solament cinquanta milles i l’anomenà Mar dulce. El 1541, l’explorador Francisco de Orellana va fer per primera vegada la ruta des dels Andes fins a l’Atlàntic, i donà nom al riu. Les fonts del riu no foren descobertes fins el 1941 per l’expedició dirigida per Bertrand Flornoy. Posteriorment, altres expedicions n’han identificat l’origen, no sempre coincidents. Una d’elles l’establí la National Geographic Society dels EUA el 1971 al Nevado Mismi, localització confirmada l’any 2000 utilitzant el sistema GPS (Global Positioning System).
D’altra banda, tot i que generalment és considerat el segon riu més llarg del món —el primer seria el Nil— des del 2007, en què una expedició brasilera dugué a terme nous mesuraments que n’augmentaven la longitud en més de 400 km, hi ha hagut controvèrsies recurrents sobre aquesta qüestió.