遠賀川流域の気候は、ほぼ全域が日本海型気候区に属しています。
この気候は、福岡県、佐賀県北部及び山口県西部、北部にまたがり、一般的な特徴として年平均気温が15 ～ 16 ℃で、年平均降水量は2,100mm 前後となっています。また、年間の降雨量の60％が梅雨時に集中しており、洪水被害もその時期に多く発生しています。
流域は三方を福智山地、英彦山地、三郡山地といった山々に囲まれ、国定公園や県立自然公園に指定されており、四季の彩りに恵まれた渓谷など、豊かな自然環境に恵まれています。一方、流域内で一番大きな川、彦山川は英彦山を源にしていますが、合流する支川はほとんどが急流河川であるため、大雨に際には短時間に洪水を起こしやすい一面も持っています。
遠賀川流域では、北九州市から伊勢湾地域まで広い範囲に分布する弥生時代（紀元前３世紀頃から３世紀頃）の初期の土器である遠賀式土器が発見され、また、桂川町では王塚古墳、旧若宮町では竹原古墳が発見され、全国でも貴重な古墳時代（３世紀末から６世紀中頃）の古墳として、国特別史跡に指定されています。
流域内の人口密度は高く、約620人/k㎡です。これは九州の一級河川の中では第1位。それだけ川との密接度が高い地域です。言いかえると、ひとたび川が氾濫すると、大きな被害を受ける可能性が高い川とも言えます。
流域の土地利用は、山地等が約80%、水田や果樹園等の農地が約14%、宅地等市街地が約6%となっています。流域の土地利用の特徴としては、北九州市に隣接する中間市、水巻町では、北九州市のベッドタウンとして、福岡市へ通勤圏に位置する飯塚市周辺では、福岡市のベッドタウンとして宅地開発が進んでいます。
流域は、水田地帯が多く、穀倉地帯として栄えてきました。また、石炭を主力エネルギーとした産業構造の時代には、筑豊平野のいたるところに炭鉱が見られ、日本の近代化や発展の原動力として栄えました。
しかし、昭和30年代に始まるエネルギー革命の影響により、筑豊炭田は大きな打撃を受け、昭和51年の貝島炭鉱の閉山を最後に、筑豊から炭鉱の姿は消えてしまいました。
これに変わり現在は、田川地区を中心とするセメント工業や、宮若市の自動車生産工場などが発展してきています。
