Neix a més de 2 000 m alt, en el municipi de Sallagosa (Alta Cerdanya). Té una llargària de 265 km i desemboca a l'Ebre.Els afluents principals són la Valira, la Noguera Pallaresa, la Noguera Ribagorçana i el Cinca. Passa per ciutats tan importants com la Seu d'Urgell, Balaguer o Lleida.

Al seu curs hi trobem els pantans d'Oliana i el de Rialb.Les aigües del Segre han estat aprofitades per a producció de força elèctrica i per al regatge, sobretot, amb el canal d'Urgell.