Ege Bölgesinin en büyük akarsuyudur. Uzunluğu 529 km., yağış alanı 25.000 km2 dir. Bu ırmağı büyük kolları vardır: Banaz çayı (170 km.), Çine çayı (100 km.), Akçay (157 km.), Göksu bunlardandır. Büyük Menderes, kaynaklarını İç-Ege Bölgesindeki dağlık arazinin türlü yerlerinden alır. Murat dağından inen Banaz çayı, Çivril taraflarından uzanan Küfi çayı, Denizli'ye doğru akan Emir çayı ve bunun devamı olan Çürüksuyu alır, Sarayköy çevresinden itibaren uzun ve geniş bir çöküntü hendeğinde yerleşmiş olarak batıya doğru akar. Daha ilerilerde Akçay ve Çine çayını alır, Balat ovasını geçer, Ege denizine dökülür. Dinar yakınlarında Büyük Menderes'e karışan gür kaynaklar ırmağa bol su katarlar. Irmağın yukarı kesiminin kolları, yer yer dar ve derin boğazlardan geçer, bazı bölümlerinde hızlı akarlar. Bu boğazlar kimi yerde 10 m.ye inecek kadar daralı, çok dik yamaçlı sarp kayalar yüzlerce metre uzanır. Bu yukarı kesimlerinde yatak eğimi çok olduğundan ve yer çağlayanlar da bulunduğundan, önemli bir enerji kaynağıdırlar. Bu yüksek yerlerden 100 m. yüksekliğindeki ovaya inen ırmak, buradan denize kadar olan 200 km.lik bölümünde 0-10 km. genişliğindeki uzun çukurlukta bir ova ırmağı özelliğinde akar. Burada eğim son derece az olduğundan, ırmak yolu boyunca biriktirdiği alüvyonlar arasında, düzgün biçimli pek çok kıvrıntılı yollar çizmiştir ki, dünyaca ünlü olan bu büklümlere "Menderes" adı verilmiştir.

Büyük Menderes'in Sarayköy'den yukarıda kalan kesiminde sular Ocak ayında kabarmaya başlar, bu kabarma gittikçe artar, Mayısta en kabarmış seviyesini bulur. Haziranda sular çekilmeye başlar, Ağustosta en çekilmiş seviyesini gösterir. Büyük Menderes'in akışında oldukça düzenlilik vardır. Bunun nedeni, bu ırmağın Karakuyu bataklığı ve Işıklı gölü barajı da bu düzenli olmaya yardım etmiştir. Dinar ile Sarayköy arasında yaz aylarında ırmağın genişliği 40 m., derinliği 1-15 m. dir. Nazilli'den Söke'ye kadar ırmak 100 m. genişlik gösterir. Derinliği 1 metreden aşağı inmiş bulunur. Bu bölümünde ırmak, çok salınarak akar, düzgün biçimli mendereslerini bu kesimde çizmiş bulunur.

Bol yağmurların yağdığı aylarda ve dağlardaki karların eridiği sıralarda Büyük Menderes 2 m. kabarır, ovaları sular basar, geçici birçok göl ve bataklıklar belirir. Bu kabarmalar, Sarayköy'den yukarıda zararlı olmaz, buradan sonraki ovalar bölümünde zarar verici olur: Kış ekimi yaptırmaz, böyle yerlerde suların çekilmesinden sonra yaz ekimi yapılır. Pek eski çağlardan beri Büyük Menderes alüvyon biriktirmeleriyle büyük bir delta meydana getirmiştir. Irmağın ağzı günümüzde de her yıl denize doğru 10 m. ilerler. Bu yüzden eski bir körfezin önü kapanarak Bafa gölü oluşmuş, Söke'nin güneybatısındaki eski Priene ötelerine kadar sokulmuş bulunan 300 km2 den büyük eski bir körfez dolmuş, son 2-3 bin yıl içinde kıyı deniz girintisinin bir kısmı ova olmuştur ki, buraya Balat ovası denir. Böylece, eski deniz kıyısı ırmağın şimdiki ağzından 20 km. içeride kalmıştır. Bu eski körfezin yavaş yavaş dolması ile eski limanlar içeride kalmış, eski adalar ova ortasında birer tepe olmuştur. Bugün Balat köyünün bulunduğu yerdeki Millet, Eskiçağda işlek ve bir deniz limanı iken, günümüzde 10 km. içeride kalmıştır.

Büyük Menderes nehri ile kollarından sulamada faydalanılmaktadır: Çürüksu boyu sulamaları, Nazilli-Feslek ve Akçay sulamaları, Yenice-Sarayköy, Nazilli-Aydın, Aydın-Söke, Çine sulamaları bunlardandır. Irmak ve kolları boyunda çeşitli sulama tesisleri (seddeler, Keme baraj ve hidroelektrik santrali, Kayırlı-Çine baraj ve hidroelektrik santrali projesi, Dayılar bent ve santrali) işlerine girişilmiştir. Böylece hem su taşkınlarından korunmak, hem de sulama suyu ve enerji elde etmek yoluna gidilmiştir.