Річка бере початок в болотах Хмельницької області, розташованих на вододілі між річками Збруч і Случ. Довжина Південного Бугу - 806 км, площа басейну 63 700 км2. У верхній ділянці він протікає в низинних і заболочених берегах, з яких лівий берег трохи вище правого. Притоки верхньої ділянки також заболочені. Тут побудовано багато ставків.

Такий характер властивий Південному Бугу майже до гирла річки Ікви, де він прокладає собі шлях серед осадових порід. Південніше, розмиваючи тверді породи, річка протікає в глибокій долині.

Лівою притокою верхньої ділянки Південного Бугу є річка Бужок. Найбільш велика права притока цієї ділянки - річка Вовк (довжина - 70 км). До впадіння річки Вовчок вона протікає серед осадових, нижче - серед кристалічних порід. Ширина русла річки тут збільшується, береги стають більш крутими. Від місця впадіння річки Вовк в русло Південного Бугу декілька разів змінює напрямок, що обумовлено розмивом твердих порід. Береги річки тут високі і обривисті. В руслі великі камені утворюють численні пороги і перекати. У таких місцях у Південний Буг вливаються води одного з найбільш великих правих приток - річки Згар (93 км). Вона характеризується відносно швидкою течією, дно її викладених продуктами розмиву кам'янистих порід. Від гирла Згару до гирла Десни Південний Буг тече по рівнині, утворюючи широке русло і заболочену зрозумію. Ліва притока - Десна (81 км) - протікає по степовій місцевості. Нижче м. Вінниці Південний Буг тече по гранітних породах. Тут порожисті ділянки чергуються з низинні берегами, кам'янисті пороги, перекриваючи русло, утворюють перекати. По обох берегах часто височіють скелі. Такий же характер властивий і його притокам. Правда, ліва притока - річка Соб (довжина - 125 км) - більш спокійна, ніж права - річка Савранка (98 км). В руслі Південного Бугу на цій ділянці було багато порогів. В даний час вони в більшості випадків затоплені водами водосховищ, які утворилися в результаті спорудження гребель.

До гирла лівої притоки - річки Синиці (довжина - 79 км) - Південний Буг тече спокійно, утворюючи широку долину. Нижче гирла Синиці, що характеризується швидким течією, він протікає у вузькій долині майже до гирла Синюхи. На цій ділянці в Південний Буг впадає річка Кодима (149 км), що має уповільнену течію; русло його у багатьох місцях вистелене пісками. Ліва притока - річка Синюха (111 км) - утворюється в результаті злиття річок Велика Вись (165 км) і Тікич (4,5 км). У свою чергу Тікич утворюється після з'єднання гирл Гірського (167 км) і Гнилого Тикичей (156 км), в руслі першого з яких є багато водоспадів, порожистих ділянок, а також високих скелястих берегів, тоді як у другому дно і берега значною мірою заболочені. У правої притоки Синюхи - річки Ятрані (107 км) - вигнуте русло і, як і в її приток (Уманка - 43 км), полугорный характер. Більш спокійний він у лівої притоки Синюхи - ріки Чорний Ташлик (135 км).

Нижче г. Первомайска протягом понад 70 км Південний Буг протікає у високих (до 90 м) скелястих берегах. Скелі утворюють численні пороги. Іноді скелясті береги поступаються місцем болотистих низинам і торфянистым болотах. У с. Александровки порожиста частина річки закінчується, русло розширюється. Південний Буг тече по широкій долині з низькими берегами, розмиваючи піски і вапняки. В даний час уздовж берегів насипані дамби, завдяки яким заплавні ділянки річки не заливаються водами під час весняних паводків. На цій ділянці в Південний Буг вливаються води його правої притоки - річки Чичиклей довжиною 156 км. Вона періодично пересихає. В руслі рясно розвиваються зарості водної рослинності.

До гирла правої притоки - річки Інгулу - і до м. Миколаєва Південний Буг тече по рівнинній місцевості. Берега в окремих місцях високі, іноді пологі і покриті пісками. Інгул - найбільш велика притока Південного Бугу. Його довжина - 354 км.

Нижче гирла Інгулу Південний Буг непомітно переходить в Бузький лиман, який є слабосолоною затокою Чорного моря. Його довжина перевищує 30 км, ширина - від 4 до 7 км. Залежно від напрями вітрів осолоненные води лиману можуть проникати в пониззя Південного Бугу і Інгулу.

З риб у верхній течії Південного Бугу (від його витоків до м. Вінниці) мешкають сазан, лящ, карась, лінь, густера, плотва, краснопірка, головень, уклея, пічкур, вівсянка, горчак, щука, окунь, йорж, щипавка, в'юн, бички. У середній течії - від м. Вінниці до с. Александровки, - крім зазначених риб, зустрічаються також марена, білизна, підуст, судак, сом, минь. У нижній течії - від с. Александровки до с. Нова Одеса - рибне населення поповнюється вирезубом, який останнім часом зустрічається дуже рідко, одночасно з його складу випадають марена і минь. У нижню течію Південного Бугу з Дніпровсько-Бузького лиману і Чорного моря заходять деякі прохідні і напівпрохідні риб - білуга, осетер, севрюга, тюлька, оселедець, тараня, шемая, рибець, чехоня, вугор, судак звичайний, судак морський, перкарина і деякі інші. Однак вище с. Александровки вони не піднімаються з-за наявності греблі. Рибне населення приток Південного Бугу представлено меншою кількістю видів.

Верхні ділянки Інгулу та його приток зарегульовані - тут побудовані ставкові господарства. У середньому плині влітку він пересихає, в результаті чого утворюються заболочені ділянки, де можуть жити лише найбільш невибагливі риби - карась, лин, в'юн. У ставках, крім всесвітів риб (короп, карась і деякі інші), зустрічаються вівсянка, піскар, уклея і окунь. У нижній течії Інгулу мешкають майже ті ж риби, що і в нижній течії Південного Бугу, - щука, тараня, лящ, судак, карась, лінь, уклея.

У Бузькому лимані живуть риби, властиві, з одного боку, Південному Бугу, з іншого - Дніпровському лиману. Останнім часом у зв'язку зі скороченням стоку прісної води з Дніпра і Південного Бугу в Бузькому лимані зникають прісноводна риба і з'являються морські, зокрема атеріна. Численні тут бички і тюлька. Рідше зустрічаються оселедець, тараня, уклея, карась, луфарь, судак морський, судак звичайний, перкарина.