Общая протяженность реки 2513 километров. Около 1 400 километров она течет по территории области. На реке находится Колымская ГЭС, которая обеспечивает электроэнергией большую часть области и областной центр. Река Колыма образуется от слияния рек Аян-Юрях и Кулу, вытекающих с Охотско-Колымского нагорья, и впадает в Колымский залив Восточно-Сибирского моря. Колыма берет начало под 61°30' северной широты с северной стороны Станового хребта, двумя вершинами, из коих одна близко подходит к вершине реки Кохтуя, впадающего в Охотское море у Охотска.
По соединении обеих вершин река течет с юга-запада на северо-восток, до впадения в нее справа реки Шубиной, отсюда течет на запад-северо-запад - северо-восток и север, извиваясь во все стороны до левого своего притока реки Шумихи, далее Колыма течет на север, делая значительное колено к югу-востоку, затем склоняется снова к северо-северо-западу и северо-западу, до впадения в нее слева реки Зырянки.
Отсюда Колыма извилинами и большими коленами протекает на северо-северо-восток до урочища Вяткина, где река делает большие завороты в разные стороны, образует, наконец, дугу, заворачиваясь к востоку-северо-востоку, затем круто поворачивает к западу до города Средне-Колымска, от которого вновь поворачивает на северо-восток, протекая большими изгибами до реки Шубиной, откуда течет на северо-запад и, не доходя до главного своего притока реки Омолон, вновь отворачивает на восток-северо-восток, протекая в таком направлении до впадения в нее справа реки Анюя, откуда отворачивает на север и затем на северо-запад, сохраняя это последнее направление до своего впадения в Колымский залив Северного Ледовитого океана, в который вливается тремя главными устьями, не считая мелких проток.
Из этих устьев главное - восточное, или Каменная Колыма, имеющая местами до 20 и более вер. шир., длина этого рукава около 50 вер., глубина до 30 фт. Среднее устье или Походский рукав длиной до 25 вер., шир., от 11/2 до 2 вер., глубиной 10 - 15 фт.; наконец, западное устье, или Чукочья Колыма до 60 вер. длины, от 3 до 4 вер. ширины и глубины до 20 фт.
Все эти устья образуют дельту, ширина которой не менее 75 вер. в основании. Река, имея такое извилистое течение, образует немало проток. Между более заметными, ниже Верхне-Колымска, Шипановская протока образует значительный Шипановский остров; много проток и островов ниже устья реки Коняевой, так что эта местность известна под именем Частых островов.
Отделившаяся влево от главного русла протока Захребетная ниже урочища Кресты и вновь соединяющаяся с Колымой ниже Нижне-Колымска образует громадный остров до 110 вер. в длину и от 10 до 20 вер. в шир. Вообще, как на среднем, так еще более на нижнем течении реки имеется много больших островов; начиная от устья реки Филиповой до урочища Кабачкова тянется остров Походский, 60 вер. длины и от 5 до 15 в ширину; наконец, в речной дельте находится громадное количество островов, из которых самый значительный Каменный, 55 вер. длины и до 25 в ширину. В верховьях своих до Верхне-Колымска, на протяжении 750 вер., река имеет весьма быстрое течение, протекая между высоких гор, по неширокой лесной долине, далее вниз долина расширяется, переходя в болотистую низменность, левый берег становится все более и более низменным, а ниже Средне-Колымска высоты левого берега постепенно исчезают, образуя обширную болотистую равнину, с множеством озер; затем эти низменности переходят в тундры. Правый берег Колымы остается все время гористым на всем ее протяжении. Колымские горы посылают к нему свои многочисленные отроги, круто обрывающиеся в реку высокими утесистыми горами, как, например, Родников Камень и другие
Даже в самом нижнем течении реки, от впадения в нее реки Пантелеевки, правый берег становится чрезвычайно гористым, так как здесь проходит до самого моря так называемый Сухарный хребет, в котором высятся сопки Пантелеевская, Белая и Суровая (1600 до 1900 фт. над уровнем моря). Колыма покрывается льдом в верхнем течении в конце сентября, а в нижнем - в первой половине этого месяца и даже в начале сентября, вскрывается в верховьях около половины мая, в Средне-Колымске около 20 числа, а в Нижне-Колымске в конце мая. В Нижне-Колымске, под 68° северной широты, река бывает покрыта льдом 268 дней в году, а в устьях своих 286 дней. Во время весеннего ледохода случаются сильные наводнения, в особенности в низовьях реки, чему причиной служат ледяные заторы.
Долина реки и окружающие ее горы в верхней и средней частях ее течения покрыты хвойными лесами, преимущественно лиственницей, но пожары не мало способствовали их истреблению, в нижней части течения Колымы леса редеют и становятся корявыми и малорослыми. Длина Колымы точно неопределена, но считается не менее 1850 вер., из них 750 вер. приходятся на верхнее течение до Верхне-Колымска, 500 вер. на среднее до Средне-Колымска и 600 вер. на нижнее течение, считая и ее дельту до моря. Колыма может считаться судоходной вниз от устья реки Коркодона, но вполне судоходной река становится от Верхне-Колымска. Хотя немало встречается в засуху и в меженное время отмелей, однако, глубина на фарватере не менее 10 - 12 фт., в низовьях же от 20 до 30 фт.
Ширина реки от 1/2 вер. до 1, местами и более в нижней части течения, особенно ниже устья Омолона ширина достигает 2 - 3 и более вер. Колыма богата рыбой, в ней водятся стерляди, нельмы, муксуны, ленки, шокуры и другие, в низовьях омули, сельди, сиги, а в устье заходят и белуги. В Колыму вливается до 35 более или менее значительных рек, причем большинство значительных притоков впадает в Колыму с правой стороны. Правые притоки Колымы Шубина 200 вер., Хаптиха - до 400 вер., Лавдан до 450 вер. длиною, Коркодон - 450 вер. длиною, Горбунова до 250 вер., Омолон, река Анюй, с притоком Малый Анюй, Пантелеевка, Сухарная и Медвежья. Между Большим и Малым Анюями проходит Анюйский горный хребет.
Долина реки Колымы на востоке ограничена отрогом Станового хребта, Колымскими горами, которые тянутся в виде невысокого хребта с юго-востока на северо-запад, между рекой Колымой и главным ее правым притоком, рекой Омолон, оканчиваясь при впадении последнего в Колыму. Горы эти, состоящие из гранитов и сланцев, в общем не выше 1500 фт. над уровнем моря; весь этот хребет покрыт густым хвойным лесом. Из этого хребта берут начало все правые притоки Колымы до Омолона включительно. Пo левую сторону Колымской долины, между нею и рекой Индигиркой, простирается от юга к северу отрог Станового хребта, горный кряж Томусхая, который в северном своем конце упирается в Алазейские горы, простирающиеся между верховьями реки Алазей и Колыма, оканчивающиеся, в свою очередь, так называемым, Половинным хребтом, на правом берегу реки Алазей; далее к северу левый берег Колымы переходит в пространную низменную равнину и тундры севера.
Из левых притоков Колымы река Зырянка, имеющая 350 вер. в длину, вытекает с восточной стороны хребта Томусхая, течет в общем направлении с юго-востока на север и впадает в Колыму, в 25 вер. ниже Верхне-Колымска.
Особенно больших размеров достигают наледи в верховьях реки Колымы — в области сильных морозов. Льдообразование на реках начинается в конце сентября—начале октября. Вскрытие начинается на юге в середине мая и на севере в начале июня. Раньше вскрываются небольшие речки. Ледоход на Колыме и крупных притоках продолжается недолго. Скопление льда в отдельных местах образует заторы и вызывает подъем воды. На перемерзших реках ледохода не бывает, так как основная масса льда тает на месте.
В летнее время уровень реки Колымы падает, и только в период дождей наблюдается подъем воды и образование кратковременных паводков. Температура воды в реке низкая — 10—15°, и только на спокойных участках в конце июля—начале августа достигает 20—22
Открытие Колымы русскими последовало вслед за открытием реки Индигирки и Алазеи, открытых казаками в 1638 - 39 гг., ибо уже в 1644 г. казак Михаил Стадухин основал на Колыме Нижне-Колымское зимовье и доставил первое сведение о воинственных чукчах. Вскоре из Нижне-Колымского зимовья, обращенного в укрепление, или острог, начали делаться поиски к востоку, для отыскания новых земель, и в 1647 и 1648 гг.
Семен Дежнев, в товариществе с другими казаками, предпринял морские путешествия к востоку, для открытия устья Анадырь-реки. Отсюда же не раз предпринимались морские и сухопутные экспедиции для открытия и описи берегов и соседних с ними островов. Дмитрий Лаптев в 1741 г., описывая Колымское прибрежье, соорудил на устье Каменной Колымы опознавательный знак, или маяк. Отсюда же шли экспедиции Врангеля, Биллингса и других.