Daugavas nosaukums ir relatīvi jauns. Pašreizējais nosaukums tiek skaidrots ar latviešu valodas vārda “daudz” un izskaņas “-ava” salikumu. Līdz 14. gs. kartēs atzīmēta kā Duna, Dyna, Dũna, Dvina un citos līdzīgos vārdos. Viena no hipotēzēm šī vārda izcelsmi saista ar indoeiropiešu pirmvalodas sakni dheu-, kas nozīmē ‘skriet, tecēt, putēt, virpuļot, brāzties’. Pastāv arī citi skaidrojumi.

Daugava ir tranzītupe Baltijas jūras sateces baseina austrumu daļā, Latvijas, Baltkrievijas un Krievijas teritorijā. Kopgarums – 1005 km, baseins – 87,9 tūkstoši km². No tiem 352 km jeb 24,7 tūkstoši km² atrodas Latvijā. Sākas Valdaja augstienē (Krievija), ietek Rīgas līcī. Baseins stipri izstiepts rietumu–austrumu virzienā, maz lielu pieteku. Lielākās pietekas – Aiviekste, Meža, Disna, Drisa, Kaspļa. Baseina mežainums – 52 %, ezerainums – 3 %, purvainums – 14 %, intensīvās lauksaimniecības zemes – 20 %, urbanizētas teritorijas – 0,4 %.

Tipiska līdzenumu upe ar jauktu ūdensguvi. Raksturīgas četras fāzes: pavasara pali, vasaras–rudens uzplūdi, vasaras un ziemas mazūdens periodi. Vidējais caurplūdums – 678 m³/s. Maksimālais caurplūdums bija 1931. gada maijā (9460 m³/s), minimālais – 1940. gada janvārī (45 m³/s). Vidējā gada notece ap 20,5 km³, no kuriem 2/3 veidojas ārpus Latvijas.

Daudzos posmos tek pa senu apraktu ieleju. Starp Pļaviņām un Aizkraukli ieleja bija kanjonveida, ar lielu kritumu, daudzām krācēm, līdz 30 m augstiem dolomīta klinšu atsegumiem un unikāliem dabas un kultūrvēstures pieminekļiem; appludināta pēc Pļaviņu hidroelektrostacijas (HES) ūdenskrātuves izveidošanas 1965.–1968. gadā. Augšpus Aiviekstes ietekas gultnē daudz salu un krāču. Augšdaugavas pazeminājumā veido 10 lielus meandru lokus – senāko upes ieleju Latvijā.

Lielākās pilsētas: Rīga, Daugavpils, Jēkabpils, Krāslava, Polocka, Vitebska. Kopējais iedzīvotāju skaits sateces baseinā – 2 783 000 (2018. gads). Mūsdienās tiek izmantota galvenokārt rekreācijai, ūdensapgādei, elektrības ražošanai un notekūdeņu novadīšanai. Uzceltas piecas hidroelektrostacijas: Ķeguma (1939), Pļaviņu (1968), Rīgas (1974), Polockas (2017) un Vitebskas (2017). Ekoloģiskais stāvoklis un ūdens kvalitāte vidēji, ūdeņi vāji līdz vidēji piesārņoti. 

Daugavas baseins atrodas Austrumeiropas līdzenuma ziemeļaustrumos, Baltijas jūras sateces baseina austrumu daļā, Latvijas, Baltkrievijas un Krievijas teritorijā. Baseins stipri izstiepts austrumu–rietumu virzienā; garums ap 700 km, platums – 120 km, baseina kopējā platība 87,9 tūkstoši km². No tiem 24,7 tūkstoši km² atrodas Latvijā un aizņem 38 % no valsts teritorijas.

Upes kopgarums no tradicionāli pieņemtās iztekas (Dvinecas ezera) līdz ietekai mūsdienās ir 1005 km (pirms HES kaskādes izveides tas bija 1020 km), no kuriem 352 km atrodas Latvijā. Attālums no iztekas līdz ietekai pa taisno ir aptuveni 465 km. Tālākais Daugavas ielejas dienvidu punkts atrodas pie Bešenkovičiem Baltkrievijā, 544 km attālumā no ietekas jūrā.

Daugavas ieleja ir izveidojusies pēdējā leduslaikmeta beigu posmā vairākos etapos, ledāju kušanas ūdeņiem pakāpeniski noplūstot no viena pieledāja baseina uz otru un ielejai pakāpeniski pagarinoties lejteces virzienā. Garenkritumam raksturīga pakāpienveida forma, straujteču posmiem mijoties ar lēnāka tecējuma posmiem.

Atbilstoši populārākajai versijai Daugavas (augštecē – Zapadnaja Dvina) izteka atrodas Valdaja augstienē Krievijā, Tveras apgabala rietumu daļā pie bijušā Korjakino ciema. Par tās izteku tradicionāli uzskata nelielu strautu, kas sākas augstajā purvā uz Daugavas–Volgas baseinu ūdensšķirtnes aptuveni 1 km uz ziemeļiem no Dvinecas ezera, kurš atrodas 221 metrus virs jūras līmeņa. Alternatīva un zinātniski pamatotāka ir Daugavas iztekas meklēšana Volkotas – Zapadnaja Dvinas labā krasta pietekas – augštecē. Volkota pie ietekas Ohvatas ezerā ir gan ievērojami garāka, gan ūdeņiem bagātāka nekā Zapadnaja Dvina šajā rajonā. Ja to pieņem par Daugavas īsto izteku, tad tās kopējais garums pieaug par 61 kilometru.

2–3 km lejpus Ohvatas ezera (augšpus Andreapoles) Daugavā atrodas pirmās krāces. Krāčainajā posmā upes gultnē atsedzas augšdevona kaļķakmeņi, kas vietām segti ar aluviālajiem nogulumiem, gultne līkumaina. Pavasara palos līmenis ceļas par 1,8–2,3 metriem. Posmā Andreapole–Zapadnaja Dvina upes platums palielinās līdz 50 m.

Lejpus Andreapoles Daugava uzņem labā krasta pieteku Verežuņicu, kuras lejtecē izveidota mākslīga ūdenskrātuve (Verežuņicas ezers), un 150 km attālumā no iztekas tek cauri diviem sekliem ezeriem – Luku un Kalatunsku, kurus uzskata par upes gultnes paplašinājumiem. Šim Daugavas ielejas posmam raksturīga lēna straume, ievērojams gultnes aizaugums ar ūdensaugiem, krasti pauguraini, apauguši mežiem.

Lejpus Zapadnaja Dvinas pilsētas Daugava uzņem trīs lielas pietekas – Velesu, Toropu un Mežu, pēc kurām gultnes platums pieaug līdz 100 m. Aptuveni 20 km lejpus Veļižas ietekas un 326 km no iztekas Daugava šķērso Krievijas–Baltkrievijas robežu.

Baltkrievijas teritorijā līdz Vitebskai Daugavas gultne vāji līkumota. Lielākā pieteka šajā posmā – Kaspļa. Augšpus Vitebskas gultnē atsedzas augšdevona dolomīti, kas veido 33 krāces 12 km garā upes posmā. Gultnes platums šeit tuvojas 100 m, dziļums 1,2–2,0 m, krācēs – 0,3–0,5 m. Lielākais straumes ātrums – 1,2 m/s. Pie Vitebskas Daugava tek pa senu aprakto ieleju, kuras platums sasniedz 800 m, nogāzes stāvas un terasētas. 2013.–2017. gadā šeit izveidota Vitebskas HES ūdenskrātuve, kuras platība 8,82 km², tilpums 4,1 miljoni m³, maksimālais platums 420 m, maksimālais dziļums 14 m, uzstādinājuma augstums 9,1 m. 

Lejpus Vitebskas krācēm Daugavas ieleja paplašinās līdz 1,5–1,8 km. Bešenkoviču rajonā tā sasniedz sava tecējuma tālāko dienvidu punktu un pagriežas uz ziemeļrietumiem, vienlaicīgi ieplūstot Polockas zemienes limnoglaciālajā līdzenumā un Polockas HES ūdenskrātuvē. Upes ieleja šeit galvenokārt taisna, 0,5–1,7 km plata, 20–25 m dziļa, terasēta. Ielejas nogāzes saposmo gravu un nelielu sānu pieteku ielejas. 2017. gadā šo posmu daļēji appludināja, izveidojot Polockas HES ūdenskrātuvi, kuras kopējais garums ir 83 km, platība 17,10 km², uzstādinājuma augstums 17 m.

Polockas–Disnas rajonā Daugava tek pa limnoglaciālu līdzenumu. Krāču gultnē nav. Tās atkal parādās lejpus Disnas ietekas. No Ullas ietekas līdz Daugavpilij upes platums ir vidēji 100–150 m, bet vietām arī 200–300 m. Augšpus Piedrujas, kur upē ir vairākas smilšainas salas, gultnes platums sasniedz 700 m. Lejpus Drujas ietekas gultne atkal sašaurinās līdz 100–150 m. Latvijas–Baltkrievijas robežu Daugava sasniedz pie Rosicas ietekas.

Latvijās teritorijā Daugavas ieleja šķērso piecus ģeomorfoloģiski atšķirīgus dabas rajonus (apvidus): Latgales augstienes Augšdaugavas pazeminājumu, Austrumlatvijas zemienes Jersikas līdzenumu, Aušzemes augstienes Sēlijas paugurvalni, Viduslatvijas zemieni un Piejūras zemieni. Katrā no tiem ir izveidojies pēc reljefa un ģeoloģiskās uzbūves atšķirīgs Daugavas ielejas posms.

Augšpus Daugavpils Daugava tek pa Augšdaugavas pazeminājumu, kas atrodas starp Latgales augstieni un Augšzemes augstieni. Daugavas gultne šajā posmā daļēji sakrīt ar senu aprakto ieleju (Augšdaugavas senieleju), kuru sākotnēji veidojuši pretējā virzienā plūstoši ledāju kušanas ūdeņi pēdējā leduslaikmeta beigās. Ielejas platums šeit ir ap 2,0–4,5 km, dziļums – 35-45 m, un to veido 10 lieli līkumi (t. s. iegrauztie meandri). Sevišķi lieli menadru loki raksturīgi Krāslavas–Daugavpils posmam. Katra šāda loka garums sasniedz 4–6 km, kamēr īsākais attālums starp loka virsotnēm ir tikai 2–3 km. Šeit tiem doti vietējie nosaukumi: Adamovas, Zvejnieku, Tartaka, Daugavsargu, Ververu, Rozališķu, Butišķu, Elernes loks. Ieleja iegrauzta dažāda vecuma ledāju un to kušanas ūdeņu nogulumos, bet atsevišķās vietās Daugavas gultnē un krastos atsedzas arī devona māli un smilšakmeņi. Pie Krāslavas Adamovas kraujas atsegumos un urbumos konstatēti paši senākie kvartāra perioda nogulumi Latvijā.

Šajā posmā Daugavas ielejas nogāzēm raksturīgi plaši nobrukumi un noslīdeņi, piemēram, ap 42 m augstā Ververu krauja Daugavas kreisajā krastā un tikpat augstā Slutišķu krauja labajā krastā. Starp tām atrodas 0,5–0,6 km plats Daugavas ielejas sašaurinājums – t. s. “Daugavas vārti”. Ielejas nogāzēs konstatētas 5–8 erozijas tipa terases. Daugavas gultnē šajā posmā ir daudz avotu, sēkļu un krāču. Dažviet sastopamas zemas, smilšainas salas. Upes garenkritums šajā posmā ap 0,10–0,15 m/km, straumes ātrums vasarā 0,3–0,4 m/s. Šim posmam raksturīgas vislielākās ūdens līmeņa svārstības visā Daugavas tecējumā. Ūdens līmeņa pacēlums rekordlielos pavasara palos pie Piedrujas un Krāslavas var sasniegt 13 m, pie Daugavpils – 9,5 m. 

Daugavpils teritorijā Daugava ieplūst Austrumlatvijas zemienes Jersikas līdzenumā. No Daugavpils līdz Līksnas ietekai tā šķērso plašu glaciofluviālu deltu, kurā sastopamas iekšzemes kāpas, glaciokarta ieplakas un nelieli aizaugoši ezeri. Daugavpils–Jersikas posmā tās gultne atkal sakrīt ar senu apraktu ieleju. Gultnes platums šeit sasniedz 250–300 m. Lejpus Līksnas Daugavas ieleja ir galvenokārt taisna, vērsta ziemeļu–ziemeļrietumu virzienā, sekla un vienkārša pēc uzbūves. Ielejas dziļums samazinās no 20 m Līksnas rajonā līdz 6 m pie Līvāniem, platums mainās robežās no 0,5 līdz 4,0 km, it īpaši Berezovkas (Dvietes) ietekas rajonā. Līdz Jersikai Daugavas krastos un gultnē atsedzas galvenokārt ledāja un tā kušanas ūdeņu un aluviālie nogulumi, bet lejpus Jersikas gultnē un krastos atkal parādās devona dolomīti.

Daugavas ieleju šeit pamatā veido plaša virspalu terase un regulāri applūstoša paliene, kuras virsmu saposmo kilometriem gari piegultnes vaļņi un palu ūdeņu erozijas gultnes un ieplakas, kas veidojušās ledus sastrēgumu laikā. Pie Daugavas kreisā krasta palienes šeit daļēji pieder arī Ilūkstes ieleja un Dvietes senleja – sekls ielejveida pazeminājums, kas atrodas uz robežas starp Augšzemes augstieni un Austrumlatvijas zemieni. Starp Daugavpili un Jēkabpili Daugavas palienē atrodas arī vairāk nekā 40 ezeru, kurus regulāri appludina Daugavas palu ūdeņi, tai skaitā četri lielākie Daugavas palieņu ezeri Latvijā: Skuķu ezers, Dvietes ezers, Koša ezers un Ļūbasts.

Daugavas gultne Daugavpils–Līvānu posmā pārsvarā ir smilšaina, tajā daudz sēkļu un zemu, applūstošu salu, kas veicina ledus sastrēgumu veidošanos pavasarī, ledus iešanas laikā. Plaši smilšaini sēkļi atrodas pie Līksnas, Glaudāniem un Nīcgales. Lielākās salas šajā posmā – Glaudānu, Molagola, Jersikas. Uz leju no Jersikas Daugavas ieleja atkal sašaurinās, upes garenkritums ievērojami pieaug un tās krastos un gultnē atsedzas devona dolomīti, kas veido daudzas īsas krāces. Līvānu–Jēkabpils posmā ir izveidojušās arī vairāk nekā 10 salas, dažas no kurām vēl nesen bija apdzīvotas (Ābeļu sala). Lielākās salas lejasgalā atrodas Kaupres pilskalns.

Pie Jēkabpils sākas izteikti krāčains Daugavas gultnes posms un ievērojami pieaug gultnes garenkritums. Ja Daugavpils–Līvānu posmā tas ir tikai 0,05 m/km, tad pie Jēkabpils tas pieaug līdz 0,25 m/km, savukārt krāčainajā posmā Jēkabpils teritorijā tas sasniedz pat 2,0 m/km. Straumes ātrums šeit vasarā sasniedz 1,5–2,0 m/s, bet pavasara palu laikā pat 3 m/s un vairāk. 

Jēkabpils pilsētas teritorijā Daugavas gultne sadalās vairākās attekās. Garākā no tām – Saka. Starp attekām atrodas vairākas salas – Sakas sala, Daugavsala, Ādamsona sala –, kuras ir apdzīvotas un tiek saimnieciski izmantotas. Daugavsalā atrodas Jēkabpils pilsētas notekūdeņu attīrīšanas iekārtas, Ādamsona salā – pilsētas estrāde.

Galvenā Daugavas straume šeit plūst starp Sakas salu un Daugavsalu. Te Daugavas gultne ir sevišķi krāčaina. Lielākās krāces šajā posmā – Baltā krāce un Pirkažu krāce, kuras veido dolomīta sliekšņi visas upes platumā. Tās ir pēdējās krāces Daugavā pirms Pļaviņu HES ūdenskrātuves uzpludinājuma sākuma. Pēc Pļaviņu ūdenskrātuves izveides pavasara palos Daugavas gultnē starp Jēkabpili un Pļaviņām pavasaros bieži rodas ledus un vižņu sastrēgumi, kas izraisa strauju ūdens līmeņa celšanos un apkārtējo teritoriju applūšanu, it īpaši Zeļķu tilta rajonā. Sevišķi katastrofāli Jēkabpilij bija 1981. gada pavasara pali, kad plūdu riska samazināšanai tika daļēji uzspridzināts Sakas salas dambis.

Lejpus Jēkabpils Daugava ieplūst Pļaviņu ūdenskrātuvē, kas aizņem Daugavas senlejas augšējo posmu un ir lielākā mākslīgi radītā ūdenskrātuve Latvijā (garums 45 km, platums 1–2 km, lielākais dziļums 47 m, platība 35 km², maksimālais tilpums 630 miljoni m³). Tā tika izveidota 1965. gadā, pie Aizkraukles uzbūvējot HES aizsprostu, kas pacēla ūdens līmeni Daugavā par 40 metriem. Rezultātā tika appludināts vissavdabīgākais, krāšņākais un kultūrvēsturiski nozīmīgākais Daugavas ielejas posms – unikāls kanjonveidīgs fluviālās erozijas veidojums Baltijā, kuru upe bija iegrauzusi Pļaviņu svītas dolomītos. Tika zaudēti vai iznīcināti ļoti daudzi izcili dabas pieminekļi, tai skaitā neskaitāmas krāces, klintis, atvari, avoti, ūdenskritumi (piemēram, Priedulāja krāce, Zaļā krāce, Grūbe, Velna atvars, Lorelejas klints, Bebrulejas krāce, Oliņkalna krāce, Seglinieku krāces, Staburags, Liepavots, Pērses ūdenskritums un citi). Vienlaicīgi tika iznīcināti vai appludināti arī daudzi izcili arheoloģijas un kultūrvēstures pieminekļi, piemēram, Altenes, Kokneses un Sēlpils pilsdrupas, Lokstenes viduslaiku pils vieta, Oliņkalns un Mūkukalns (pilskalni), Kokneses (Krievukalna) baznīca, seno krogu ēkas, pārceltuves, tilts pār Pērsi, Vīgantes parks un citi unikāli kultūrainavas objekti, kā arī iznīcināti vairāki desmiti viensētu abos Daugavas krastos.

Jaunjelgavas rajonā Daugava ieplūst nākamajā – Ķeguma – ūdenskrātuvē. Tā izveidota 1939. gadā, pie Ķeguma uzceļot pirmo HES uz Daugavas. Tās garums 40–42 km, platums 250–1500 m, lielākais dziļums 17 m, platība 25 km². Ūdenskrātuvē atrodas vairākas salas, lielākā no tām – Ozolsala lejpus Jaunjelgavas. Pirms ūdenskrātuves ierīkošanas Daugavai šajā posmā bija augsti dolomīta krasti un vairākas krāces, tai skaitā krāces pie Ķeguma, kur arī tika uzcelts HES aizsprosts.

Pie Salaspils Daugava ietek Rīgas ūdenskrātuvē (platība 42,2 km²), kura izveidota 1974. gadā, Doles salas vidū uzceļot HES aizsprostu. Ūdenskrātuves lejasgals ietverts kilometriem garos dambjos, un tā tiek izmantota Rīgas pilsētas ūdenspagādei. Līdz aizsprosta izveidei Doles sala sadalīja Daugavas gultni divās daļās – Galvenajā Daugavā un Sausajā Daugavā. Izveidojot Rīgas HES ūdenskrātuvi, daļēji vai pilnīgi appludināti vairāki arheoloģijas un kultūrvēstures pieminekļi, krāces un apdzīvotas salas. Gandrīz pilnīgi applūdusi ir Ikšķiles sala, uz kuras atrodas Latvijā senākās (Sv. Meinarda) baznīcas drupas. Izveidojušās arī dažas jaunas salas, tai skaitā Nāves sala, kas agrāk bija pussala. Rīgas HES uzpludinājuma dēļ pavasaros regulāri Ogres grīvā veidojas ledus sastrēgumi, kas veicina pilsētas zemāko daļu applūšanu.

Lejpus Doles salas sākas Daugavas ielejas pēdējais posms Rīgas teritorijā. Daugava te tek pa smilšaino Piejūras zemieni, un devona dolomītu atsegumi tās krastos vairs nav redzami. Krastmalas mākslīgi pārveidotas un daudzviet nostiprinātas ar granīta plāksnēm. Gultnes platums Rīgas ostas rajonā ap 500–700 m, dziļums tiltu rajonā – 6–7 m, pie ietekas jūrā ap 12–15 m. Rīgas robežās Daugavai ir daudz salu (Zaķusala, Lucavsala, Ķīpsala, Kundziņsala un citas) un vairākas attekas – Mazā Daugava, Bieķengrāvis, Zunds, Sarkandaugava, Vecdaugava un citas. Pirms ietekas jūrā Daugava uzņem Mīlgrāvi (Ķīšezera izteku) un Buļļupi – agrāko Lielupes ieteku.

Daugava ir tipiska līdzenumu upe ar jauktu ūdensguvi (sniega kušanas, lietus, pazemes ūdeņi). Hidroloģiskajam režīmam raksturīgas četras fāzes: pavasara pali, vasaras–rudens uzplūdi, vasaras un ziemas mazūdens periodi. Vidējais caurplūdums 678 m³/s. Maksimālais caurplūdums 1931. gada maijā (9460 m³/s), minimālais – 1940. gada janvārī (45 m³/s). Maksimālais līmeņa pacēlums palu laikā – 1931. gada maijā Krāslavā (> 13 m). Vidējā gada notece ap 20,5 km³, no kuriem 2/3 veidojas ārpus Latvijas.

Pēc noteces veidošanās apstākļiem Daugava pieder pie mērenā klimata joslas līdzenumu upēm, kurām pavasara palu caurplūdumu nosaka galvenokārt ziemā baseinā izkritušā sniega daudzums un sniega segas kušanas ātrums pavasarī. Strauja ūdens līmeņa celšanās Daugavā parasti sākas marta beigās un maksimumu sasniedz aprīļa vidū, kas sakrīt ar intensīvu sniega segas kušanu Daugavas baseinā Baltkrievijas un Krievijas teritorijā (īpaši – Valdaja augstienē). Vidējais pavasara palu perioda ilgums Daugavai ir trīs mēneši (marts, aprīlis un maijs), bet dažākārt tas ir bijis ievērojami ilgāks.

Ūdens līmeņa novērojumi Daugavas vidustecē pie Daugavpils notiek jau 140 gadu. Daugavas gada noteces apjoms un vidējais caurplūdums kopš novērojumu sākuma 1881. gadā ir mainījies ļoti plašā amplitūdā, periodiski mijoties vairākus gadus ilgiem daudzūdens un mazūdens periodiem, taču līdz šim Daugavas noteces gada vidējiem rādītājiem nav izteiktas tendences būtiski palielināties vai samazināties.

Vēsturiski augstākais palu līmenis Daugavā pie Krāslavas novērots 1931. gadā, pie Daugavpils – 1922. gadā, Daugavas vidustecē pie Dvietes un Dunavas – 1931. gadā, pie Jēkabpils – 1981. gadā. Tas, ka maksimālie palu līmeņi nav novēroti visās šajās vietās vienlaicīgi, izskaidrojams ar to, ka visbiežāk ekstremāli augsti palu līmeņi Daugavā ir bijuši saistīti ar īslaicīgu ledus sastrēgumu veidošanos tās gultnē lejpus novērojumu vietas, kā tas notika, piemēram, katastrofālajos pavasara palos Jēkabpilī 1981. gadā. Izņēmums ir 1931. gada pavasaris, kad pēc stabilas ziemas Daugavas baseinā bija uzkrājies rekordliels sniega daudzums, kas strauji nokusa ledus iešanas beigu posmā aprīļa pēdējā nedēļā. Tā rezultātā 1931. gada maija sākumā tika novērots līdz šim vislielākais izmērītais palu caurplūdums visā Daugavas hidroloģisko novērojumu vēsturē. Maksimālais izmērītais caurplūdums Daugavā pie Daugavpils šajā laikā sasniedza 6930 m³/s, pie Jēkabpils – 7470 m³/s, savukārt pie Rīgas – 9460 m³/s.

Pavasara palos ūdens līmeņa augstumu Daugavā augšpus Jēkabpils būtiski ietekmē arī ledus un vižņu veidošanās un ledus iešanas apstākļi. Vižņi un ledus Daugavā parasti sāk veidoties tās krāčainākajās vietās novembra vidū, gaisa temperatūrai nokrītoties līdz -5–6^oC. Stabila ledus sega Daugavā augšpus Jēkabpils pastāv 3–4 mēnešus. Ledus segas uzlūšana un ledus iešana pavasarī visbiežāk sakrīt ar ūdens caurplūduma pieaugumu aprīļa sākumā, taču tā nenotiek vienlaicīgi visā Daugavas tecējumā. Pēdējo 150 gadu laikā ziemas Latvijā kļuvušas īsākas un Daugavas ledus segas uzlūšana notiek arvien agrāk, kas saistīts ar gaisa masu cirkulācijas izmaiņām virs Ziemeļatlantijas. 

Ledus iešanas laikā Daugavas gultnē pie Līksnas, Glaudāniem, Jersikas un dažās citās vietās mēdz veidoties lieli ledus sastrēgumi, kuri var saglabāties vairākas dienas. Augšpus šādiem sastrēgumiem notiek ļoti strauja ūdens līmeņa celšanās, kuras maksimālais ātrums Vaikuļānu hidroloģiskajā postenī 1956. gadā, piemēram, sasniedzis 2,89 m diennaktī. Visā Daugavas tecējumā visplašāk pavasara palu laikā applūst Daugavas kreisā krasta paliene Berezovkas (Dvietes un Ilūkstes satekupes) ietekas rajonā. Šajā vietā atrodas visievērojamākā upes–palienes sistēma Latvijā – Daugavas vidusteces paliene, kura pavasara palos dažu dienu laikā spēj akumulēt tikpat daudz palu ūdeņu, cik tiek uzkrāts visā Braslavas ezeru sistēmā vai Pļaviņu HES ūdenskrātuvē kopā (t. i., ap 0,62 km³ ūdens), tādējādi veicot ļoti nozīmīgu ekosistēmas pakalpojumu (plūdu riska mazināšanu) pilsētām, kas atrodas tālāk uz leju pa straumi: Līvāniem, Jēkabpilij un Pļaviņām.

Atbilstoši virszemes ūdeņu hidroķīmiskajai klasifikācijai Daugava pieder pie hidrogēnkarbonātu klases kalcija grupas ūdeņiem. Lielāko daļu ūdenī izšķīdušo vielu veido kalcija un magnija hidrogēnkarbonāti (HCO₃^-), kuru koncentrācija pieaug Daugavas tecējumā, pateicoties intensīvai pazemes ūdeņu (avotu) pieplūdei. Tā mainās arī sezonāli atkarībā no caurplūduma: palu un plūdu laikā samazinās, mazūdens periodos – palielinās. Ilgtermiņā Daugavā augšpus Jēkabpils ir vērojama galveno jonu (Mg²⁺; SO₄^2-; HCO₃^-) koncentrāciju palielināšanās, kas izskaidrojama ar iežu ķīmiskās dēdēšanas procesu intensitātes pieaugumu.

2000. gada vidū Latvijas Universitātes Bioloģijas institūta Hidrobioloģijas laboratorijas veiktajā Daugavas ekoloģiskā stāvokļa novērtējumā konstatēts, ka vasarā vidējā HCO₃^- koncentrācija Daugavā Latvijas teritorijā ir no 213,5 mg/l līdz 256,2 mg/l. Nedaudz augstāks HCO₃^- saturs ir Daugavas krāčainajā posmā no Līvāniem līdz Jēkabpilij. Savukārt Ca²⁺ saturs Daugavā ir no 49,5 līdz 55,5 mg/l, Mg²⁺ – no 12,4 līdz 24,0 mg/l, Na⁺ – no 7,7 līdz 11,8 mg/l, K⁺ – no 2,6 līdz 3,0 mg/l. Sulfātjonu saturs Daugavā ir robežās no 14 līdz 20 mg/l, bet hlorīdjonu koncentrācija no 12,9 līdz 18,1 mg/l.

Biogēnu (nitrātu, fosfātu) koncentrācija Daugavā mainās atkarībā no piesārņojuma avotu izvietojuma tās krastos, notekūdeņu sastāva un apjoma un upes pašattīrīšanās spējām. 20. gs. 70. un 80. gados, pieaugot iedzīvotāju skaitam un attīstoties intensīvajai rūpnieciskajai un lauksaimnieciskajai ražošanai, par nozīmīgu vides problēmu kļuva Daugavas piesārņojums ar biogēnajiem elementiem un citām notekūdeņos esošām vielām, kas būtiski samazinājās tikai 90. gados galvenokārt lauksaimnieciskās un rūpnieciskās ražošanas apjoma ievērojamas sašaurināšanās rezultātā.

Biogēnu koncentrācija Daugavā mainās pretēji tās caurplūdumam: maksimums ir novērojams palu un plūdu laikā, minimums – vasaras sākumā. Vasarā vidējā N-NO₃^- koncentrācija Daugavā ir aptuveni 1,2-1,4 mg/l, vidējā NH₄⁺ koncentrācija ap 0,3 mg/l, vidējā P-PO₄^3- koncentrācija – 0,007 mg/l. Ūdenī izšķīdušā skābekļa saturs un bioloģiskā skābekļa patēriņš (BSP₅) vasarā gandrīz visur Daugavā ir pietiekams un atbilst karpveidīgo zivju ūdeņiem paredzētajām normām, savukārt Daugavas HES ūdenskrātuvju piegrunts slāņos ir vērojams skābekļa deficīts.

Daugava ir tranzītupe, kuras vidusteces un lejteces ūdeņu sastāvu un kvalitāti galvenokārt nosaka hidroķīmiskie procesi tās baseinā Baltkrievijas un Krievijas teritorijā. Kopš 20. gs. 90. gadiem Daugavas vidustecē Baltkrievijā ir bijuši vairāki nopietni ūdens piesārņojuma precedenti, piemēram, saistībā ar avāriju Novopolockas ķīmiskajā kombinātā 1990. gadā un dīzeļdegvielas noplūdi Vitebskas apgabalā Ullas baseinā 2007. gadā no Krievijas kompānijai “Zapad-Transnefteprodukt” piederošā naftas produktu maģistrālā cauruļvada “Družba”, kuras rezultātā vidē nonāca vismaz 220 tonnas dīzeļdegvielas.

No Daugavas sateces baseina nākošais piesārņojums akumulējas Daugavas gultnes nogulumos un palienē vai tiek transportēts tālāk uz jūru. Daugavas HES kaskādes ūdenskrātuvju nogulumos tiek saistīti smagie metāli un toksiskie mikroelementi, kas nāk no visa sateces baseina. Pētot Daugavas gultnes nogulumu ķīmisko sastāvu 2007. gada vasarā, konstatēts, ka augstākā smago metālu un toksisko mikroelementu koncentrācija ir Pļaviņu ūdenskrātuves nogulumos. Tur konstatēts aptuveni piecas reizes augstāks dzelzs, niķeļa, cinka un kobalta saturs, līdz 7,7 reizes augstāks vara saturs, gandrīz deviņas reizes augstāks hroma saturs, trīs reizes augstāks svina un antimona saturs, četras reizes augstāks arsēna saturs, salīdzinot ar šo elementu koncentrācijām upes grunts nogulumos Krāslavas–Jēkabpils posmā. Augstāks toksisko mikroelementu saturs Daugavas nogulumos ir arī Piedrujā, ko var saistīt ar piesārņojumu, kas nāk no Baltkrievijas teritorijas.

Daugavai ir vislielākā ietekme uz Rīgas līča ūdeņu kvalitāti, salīdzinot ar citām Latvijas upēm. Daugavas ūdeņi veido 66 % no fosfora gada noteces, 49 % no kopējā slāpekļa gada noteces, 53 % no minerālvielu gada noteces un 64 % no organisko vielu gada noteces Rīgas līcī. Atbilstoši Eiropas Parlamenta un Padomes Direktīvai 2000/60/EK Daugavas un tās pieteku ūdens kvalitātes kontrolei, aizsardzībai un saglabāšanai ilgtermiņā 2009. gadā tika izstrādāts pirmais Daugavas upju baseinu apgabala apsaimniekošanas plāns.

Atkarībā no upes gultnes garenkrituma un tai raksturīgajiem ūdens organismu sugu kompleksiem Daugavas tecējumu Latvijā iespējams iedalīt četros hidrobioloģiskajos rajonos.

1. Līdzenumu rajonā (no Piedrujas līdz Jēkabpilij) dominē vāji līdz vidēji piesārņotām upēm raksturīgie sugu kompleksi. Šajā posmā vērojama fitoplanktona biomasas pakāpeniska palielināšanās lejup pa straumi, pateicoties labvēlīgiem apstākļiem aļģu attīstībai. Vasarā tajā dominē zaļaļģes (Chlorophyta) un zilaļģes (Cyanophyta), pavasarī – kramaļģes (Bacillariophyta). Daugavpils rajonā piesārņojuma ietekmē upes gultnē attīstās bentiskās zilaļģes, savukārt Līvānu krāču rajonā tās nomaina kramaļģes un zaļaļģes. Zooplanktona biomasā visu gadu dominē virpotāji (Keratella cochlearis) un citas sugas. Vēžveidīgie (Copepoda) sastopami samērā reti. Lejpus Daugavpils vērojams zooplanktona biomasas pieaugums, kas norāda uz antropogēno eitrofikāciju. Zoobentosa biomasā visā šajā posmā izteikti dominē moluski, mazāk – mazsaru tārpi, dēles un trīsuļodu kāpuri. No augstākajiem ūdensaugiem litorāles zonā dominē dažādu sugu glīvenes (Potamogeton spp.): skaujošā, ķemmveida, peldošā, spožā un citas. Apaugumos uz gultnes plaši izplatītas pavedienveida zaļaļģes (Cladophora glomerata).
2. Krāčainajā rajonā (no Jēkabpils līdz Pļaviņām) fitoplanktona biomasā vasarā dominē bentiskās kramaļģes un zaļaļģes. Apaugumos uz gultnes īpaši raksturīgas makroskopiskās pavedienveida zaļaļges (Cladophora glomerata), ūdenssūnas (Fontinalis spp.) un citi iegremdētie ūdensaugi. Zooplanktonā dominē virpotāji (Keratella cochlearis, Keratella quadrata) un citas sugas. Straujteču posmos zoobentosā dominē pēc skābekļa prasīgas tīriem ūdeņiem raksturīgas sugas – upes raibgliemezis (Theodoxus fluviatilis), upes micīte (Ancylus fluviatilis), mazsaru tārpi (Oligochaeta) un viendienīšu, strauteņu un odu kāpuri.
3. Ūdenskrātuvju rajonā (no Pļaviņām līdz Dolei) Daugava ir zaudējusi upei raksturīgo tecējumu un kļuvusi par ūdenskrātuvju kaskādi, kur valda caurtekošiem ezeriem līdzīgi vides apstākļi (lēna straume, ievērojamas ūdens līmeņa svārstības, augstāka ūdens temperatūra un zemāks skābekļa daudzums ūdenī, salīdzinot ar dabisko upes tecējumu). Fitoplanktonā dominē ezeru ekosistēmām raksturīgās formas, kas labvēlīgos apstākļos veido lielu biomasu. Visaugstākās fitoplanktona biomasas Daugavas ūdenskrātuvēs tiek novērotas vasarā. Regulāri tiek novērota potenciāli toksisko zilaļģu (Microcystis aeruginosa) masveida savairošanās, it īpaši Rīgas ūdenskrātuvē. Zooplanktona biomasā joprojām dominē virpotāji, bet lielāku nozīmi iegūst sīkie vēžveidīgie – airkāji (Copepoda). Makrozoobentosā dominē mazsartārpi, it īpaši vietās ar dūņainu gultni. Otrajā vietā ir moluski: mainīgā sēdgliemene (Dreissena polymorpha), ovālais dīķgliemezis (Radix ovata), ezeru lielvāciņgliemezis (Viviparus contectus), parastā valvāta (Valvata piscinalis), parastā bitīnija (Bithynia tentaculata), parastā apaļgliemene (Sphaerium corneum) un citas. No augstākajiem augiem mainīgajos ūdenskrātuvju krastos bieži izplatīts ezera meldrs (Scriptus lacustris), parastā bultene (Sagittaria sagittifolia), ķemmveida glīvene (Potamogeton pectinatus), spožā glīvene (P. lucens), apaļlapu ūdensgundega (Batrachium circinatum), dažādu sugu kosas.
4. Grīvas rajonam (no Doles līdz jūrai) raksturīgs mazs gultnes garenkritums un būtiska Rīgas HES radīto līmeņa svārstību, Rīgas pilsētas radītā piesārņojuma un Rīgas līča iesāļo ūdeņu ieplūdes ietekme. Planktona un bentosa sugu sastāva analīze norāda uz ilgstošu ūdens un grunts piesārņojuma ietekmi, it īpaši gar Daugavas labo krastu. Lejpus Rīgas centra sugu sastāvā parādās iesāļūdens floras un faunas elementi, tai skaitā Rīgas jūras līča aļģu (Thalassiosira baltica, Dinophysis baltica) un citu sugu klātbūtne.

Daugavai visā tās garumā, tai skaitā tās ūdenskrātuvēm un grīvas rajonam, ir raksturīga sugām bagāta ihtiofauna. To vidū Daugavā ir konstatēts upes nēģis, strauta nēģis, Atlantijas store, lasis, taimiņš, strauta forele, jūras sīga, līdaka, rauda, vimba, zelta karūsa, sudrabkarpa, karpa, sams, zutis, zandarts, asaris, plekste un citas saldūdens zivju sugas.

Daugavas krastos atrodas daudz senu apdzīvoto vietu. Starp tām pilsētas: Andreapole, Zapadnaja Dvina un Veliža Krievijā; Vitebska, Polocka, Novopolocka un Verhņedvinska Baltkrievijā; Krāslava, Daugavpils, Līvāni, Jēkabpils, Pļaviņas, Aizkraukle, Jaunjelgava, Lielvārde, Ķegums, Ogre, Ikšķile, Salaspils un Rīga Latvijā. Urbanizētās teritorijas aizņem ap 0,4 % no Daugavas baseina kopplatības. Lielākā no tām – Rīgas aglomerācija. Kopējais iedzīvotāju skaits Daugavas sateces baseinā – 2 783 000 (2018. gads).

Īpaši aizsargājamās dabas teritorijas: Baltkrievijā Braslavas ezeru nacionālais parks (Браслаўскія азёры); Latvijā aizsargājamo ainavu apvidus “Augšdaugava”, dabas parki “Daugavas loki”, “Dvietes paliene”, “Daugavas ieleja”, “Doles sala”, “Piejūra”.

Ievērojamākie pilskalni Daugavas krastos Latvijā: Dinaburgas (Naujenes), Jersikas, Dignājas, Asotes, Sēlpils, Aizkraukles, Kokneses, Daugmales.

Ievērojamākās muižas un pilis: Krāslavas, Krustpils, Stukmaņu, Kokneses, Aizkraukles, Lielvārdes, Doles, Rīgas.

Cietokšņi: Daugavpils, Daugavgrīvas.

Pārceltuves: Piedrujā, Dunavā, Vandānos, Jaunjelgavā.

Izziņas un atpūtas takas: Adamovas dabas taka, Markovas izziņas taka, Slutišķu gravu taka, Dinaburgas taka, Kokneses dabas taka un “Likteņdārzs”, Skrīveru dendroloģiskais parks. 

Arhitektūras un vēstures pieminekļi: Slutišķu vecticībnieku sādža; pilsētu vēsturiskie centri Vitebskā, Polockā, Krāslavā, Daugavpilī, Līvānos, Jēkabpilī, Krustpilī, Pļaviņās, Koknesē, Jaunjelgavā, Lielvārdē, Rīgā.

Hidrogrāfiskais tīkls Daugavas baseinā ir samērā labi attīstīts, tomēr lielu pieteku Daugavai ir maz, kas izskaidrojams ar tās sateces baseina šauro un stipri izstiepto formu. Lielākais hidrogrāfiskā tīkla blīvums raksturīgs Vidzemes augstienes austrumu nogāzēm (0,8–1,0 km/km²), mazākais – Latgales augstienes vidusdaļai un Polockas zemienei (0,4–0,5 km/km²). Vairums Daugavas pieteku sākas ar ezeriem un purviem bagātās baseina daļās – Valdaja augstienē, Braslavas augstienē, Latgales augstienē. Baseina vidējais ezerainums ap 3 %, purvainums – 14 %. Lielākais ezerainums (8–12 %) raksturīgs Daugavas baseina vidusdaļai (sevišķi Braslavas augstienei Baltkrievijā). Lielākais ezers Daugavas baseinā – Lubāns.

Daugavas kreisā krasta pietekas, kuru garums pārsniedz 100 km un/vai sateces baseina laukums pārsniedz 1000 km²: Krievijā – Veļesa, Meža; Baltkrievijā – Kaspļa, Lučosa, Ulla, Ušača, Disna, Druika.

Daugavas labā krasta pietekas, kuru garums pārsniedz 100 km un/vai sateces baseina laukums pārsniedz 1000 km²: Krievijā – Toropa; Baltkrievijā – Usvjača, Oboļa, Drisa, Sarjanka; Latvijā – Dubna, Aiviekste, Ogre, Mīlgrāvis.

Vitebskas, Polockas, Pļaviņu, Ķeguma un Rīgas HES, Sērenes un Tomes zivjaudzētavas, Rīgas tirdzniecības un pasažieru ostas, Rīgas kuģu remonta rūpnīca, kokapstrādes rūpnīca Zapadnaja Dvinas pilsētā, dolomīta ieguves kombināts Vitebskā u. c. uzņēmumi, kas izmanto Daugavu saimnieciskiem mērķiem. Daugavas augštecē (Krievijā, Baltkrievijā) gultne vietām ir padziļināta kuģošanas vajadzībām. Meža (otra lielākā Daugavas pieteka) joprojām tiek izmantota kokmateriālu pludināšanai.

Daugavai ir bijusi visnozīmīgākā loma Latvijas vēsturē, salīdzinot ar citām upēm, tai skaitā kultūrvēsturisko zemju robežu noteikšanā, apdzīvoto vietu un ceļu infrastruktūras attīstībā, latviešu tautas nacionālās identitātes veidošanās procesā, Latvijas valsts tapšanas vēsturē, valsts ekonomiskajā izaugsmē un citur. Tā ir atstājusi arī lielu ietekmi latviešu folklorā, literatūrā un mākslā.

Vēlajā paleolītā Daugava bija pirmo iedzīvotāju (ziemeļbriežu mednieku) ienākšanas ceļš Latvijas teritorijā, vēlāk – kā starptautiskas nozīmes tirdzniecības ceļš, kas savienoja Baltijas un Melno jūru (saukta arī par Ceļu no varjagiem uz grieķiem). Agro metālu periodā Daugavas krasti saimnieciski apgūti un intensīvi apdzīvoti, tajos izcirsti meži un ierīkoti daudzi pilskalni – lībiešu, zemgaļu, sēļu, latgaļu pilsnovadu centri (Naujene, Jersika, Dignāja, Asote, Sēlpils, Aizkraukle, Daugmale un citi). Viduslaikos agrāko pilskalnu vietās ierīkotas Livonijas ordeņa mūra pilis (Rīgas, Aizkraukles, Kokneses, Altenes, Sēlpils, Krustpils, Dinaburgas u. c.), kuras vairākus gadsimtus kalpoja par atbalsta punktiem iekaroto zemju pārvaldīšanā un vēlāk kļuva par daudzu tagadējo pilsētu centriem. Senākā pilsēta Daugavas krastos – Polocka (862. gads).  

Līdz 19. gs. vidum Daugava visā tās garumā tika intensīvi izmantota kokmateriālu, lauksaimniecības produktu u. c. preču transportam un zivju zvejai. 19.–20. gs. Daugava bija savienota ar Dņepras augšteci, izmantojot kreisā krasta pieteku Ullu un vairs nefunkcionējošo Berezinas ūdens kanālu, un slūžu sistēmu, kas izmantota kokmateriālu pludināšanai. Savu agrāko saimniecisko nozīmi Daugava lielā mērā zaudēja pēc Rīgas–Orlas dzelzceļa līnijas ierīkošanas 1858.–1868. gadā un Ķeguma, Pļaviņu un Rīgas HES aizsprostu izbūves 20. gadsimtā. Ar Pļaviņu HES ūdenskrātuves izveidi 20. gs. 60. gados tika zaudēti daudzi arheoloģijas, kultūrvēstures un dabas pieminekļi Daugavas krastos Pļaviņu–Aizkraukles posmā. 20. gs. 80. gados tika iesākta Daugavpils HES būvniecība augšpus Daugavpils, bet sabiedrības protestu ietekmē 1987. gadā tā tika pārtraukta. Padomju okupācijas laikos bija plānots uzcelt arī Jēkabpils HES aizsprostu Ābeļu salu rajonā, savukārt 2000. gadu sākumā – Ozolsalas celulozes rūpnīcu lejpus Krustpils, bet arī šie vidi postošie projekti netika realizēti.

Senākais Daugavas ūdensceļa apraksts atrodams tā sauktajā “Nestora hronikā” (1114–1116). 1701. gadā pēc Krievijas cara Pētera I (Пётр Первый) pavēles radīts pirmais Daugavas tecējuma apraksts no iztekas līdz Polockai. 1809. gadā izveidots pirmais Daugavas gultnes plāns visā tās garumā. No 1886. līdz 1888. gadam inženiera N. F. Šeļutas vadībā veikts detāls Daugavas gultnes pētījums starp Vitebsku un Mazjumpravu un izveidots pirmais (un joprojām vienīgais) Daugavas gultnes garenprofils tik garā upes posmā. Senākie ledus iziešanas novērojumi Daugavā veikti Rīgā (kopš 1530. gada), senākie ūdens līmeņa mērījumi Daugavā – Daugavpilī (kopš 1814. gada).

Pavasara palu laiks Daugavas vidustecē (Bebrenē, Kaldabruņā, Līksnā, Koknesē, Krustpilī u. c. vietās Daugavas krastos) vēl 20. gs. otrajā pusē saukts par atbūdu.

Nozīmīgu ieguldījumu Daugavas izpētē un zināšanu popularizēšanā ir devuši daudzi Latvijas zinātnieki, tai skaitā Guntis Eberhards (Daugavas ielejas veidošanās un attīstība, ģeomorfoloģija); Juris Soms (Augšdaugavas senielejas ģeoloģija, ģeomorfoloģija, gravu veidošanās); Pēteris Stakle, Arvīds Pastors (Daugavas hidroloģija, ledus parādības); Larisa Glazačeva (Daugavas hidroloģija, termiskais un ledus režīms); Elga Apsīte, Inese Latkovska, Agrita Briede (Daugavas hidroloģiskais režīms, ilgtermiņa izmaiņas); Ilga Kokorīte, Māris Kļaviņš (Daugavas hidroķīmija); Gunta Spriņģe (Daugavas mikrobioloģija); Antonija Kumsāre, Ivars Druvietis (Daugavas fitoplanktons); Olga Kačalova, Elga Parele (Daugavas makrozoobentoss); Dāvis Gruberts (Daugavas vidusteces hidroloģija, fitoplanktons, palieņu ezeru ekosistēmas); Artūrs Škute, Jana Paidere (Daugavas zooplanktons); Bruno Jansons, Leo Trukšāns (Augšdaugavas avoti, dabas pieminekļi) un citi.