Pod względem klimatycznym dorzecze Dunaju znajduje się pod wpływem trzech głównych stref klimatycznych: kontynentalno-eurazjatyckiej, atlantyckiej i śródziemnomorskiej. Rozkład elementów klimatycznych charakteryzuje się strefowością pionową i południkową (od źródła do ujścia). Średnia roczna temperatura powietrza waha się od –6,2 °C do +12,0 °C, przy czym najwyższe wartości występują w południowej części Niziny Węgierskiej i wzdłuż wybrzeża Morza Czarnego, a najniższe w górach wysokich. Roczne opady są bardzo zróżnicowane, od 3000 mm w górach wysokich do 400 mm w rejonie ujścia. Górne dorzecze Dunaju (od źródeł do ujścia Morawy) charakteryzuje się reżimem wód z dwiema odrębnymi porami roku: sezonem wysokiego poziomu wody (maksymalny przepływ w lipcu) i sezonem niskiego poziomu wody (minimalny przepływ w styczniu-lutym).
Dopływy Najdłuższym dopływem Dunaju jest Cisa (966 km po regulacji koryta rzeki), kolejne pod względem długości są Prut, Sawa, Drawa, Aluta, Seret i Inn, wszystkie mają powyżej 500 km.