De Elbe heeft het op drie na grootste stroomgebied in Midden- en West-Europa, na de bekkens van de Donau, de Vistula en de Rijn, en wordt bewoond door ongeveer 25 miljoen mensen. Meer dan 99% van het stroomgebied ligt in Duitsland en Tsjechië, en minder dan 1% in Oostenrijk en Polen.
Gemiddelde jaarlijkse neerslag voor de periode 1961 – 1990
Van de bron in het Reuzengebergte tot de monding in de Noordzee kan de Elbe in drie delen worden verdeeld (Boven-, Midden- en Beneden-Elbe).
De grootste zijrivieren van de Elbe zijn de Vltava, de Saale en de Havel, die meer dan 51% van het stroomgebied in beslag nemen.
Het stroomgebied van de Elbe behoort tot de gematigde klimaatzone en bevindt zich in de overgangszone van zeeklimaat naar continentaal klimaat. De continentale invloed manifesteert zich door relatief lage neerslaghoeveelheden en grote verschillen tussen zomer- en wintertemperaturen. Dit is het geval voor het grootste deel van het stroomgebied van de Elbe, terwijl de neerslagniveaus stijgen naarmate men hoger in het middelgebergte komt. Het benedengedeelte van de Elbe wordt gekenmerkt door een evenwichtiger temperatuurprofiel en relatief hoge neerslagniveaus in vergelijking met andere laaglandgebieden, die typisch zijn voor een zeeklimaat.
De gemiddelde jaarlijkse luchttemperatuur bedraagt 8 – 9°C in het middelgebergte en 1 – 3°C op de toppen van de middelgebergten. De absolute extreme waarden werden gemeten in het zuidelijke deel van het stroomgebied met een eerder continentaal klimaat: +40,4°C in Dobřichovice bij Praag op 20 augustus 2012 en -42,2°C in Litvinovice bij Česke Budějovice (stroomgebied van de Boven-Vltava) op 11 februari 1929. Maar ook het zeeklimaat van het noordelijke Elbegebied heeft extreme temperaturen gekend, gaande van +39,2°C, gemeten in Lübben (stroomgebied van de Spree) op 09 augustus 1992, tot -28,9°C, gemeten in Gardelegen (stroomgebied van de Aland) op 24 februari 1956.
De gemiddelde jaarlijkse neerslag varieert van 1.700 mm op de bergkammen van het Reuzengebergte en het Jizeragebergte en in het Oberharzgebergte tot 450 mm in gebieden die in de regenschaduw van de middelgebergten liggen. De gemiddelde jaarlijkse neerslag in het hele stroomgebied van de Elbe bedraagt 628 mm. De kaart vertoont echter aanzienlijke verschillen tussen de afzonderlijke regio’s. In ongeveer een derde van het stroomgebied van de Elbe ligt het neerslagniveau onder de 550 mm. Dit zijn vooral delen van de stroomgebieden van de Vltava, de Ohře, de Saale en de Havel. Bijzonder lage neerslaghoeveelheden worden geregistreerd in gebieden die in de regenschaduw van de middelgebergten liggen tijdens cyclonale westelijke en noordwestelijke weersomstandigheden. Daardoor zijn de gebieden aan de Beneden-Saale met gemiddeld ca. 430 – 450 mm per jaar, het Žatecbekken in de Ohře-regio en het Thüringer bekken in de Unstrut-regio met 450 mm per jaar de droogste gebieden. Meer dan 1000 mm neerslag per jaar valt daarentegen alleen in de hoger gelegen delen van de middelgebergten.
Topografische kaart
De hoogste dagneerslag in het stroomgebied van de Elbe, 345 mm, werd op 29 juli 1897 geregistreerd in Nová Louka in het Jizeragebergte. De 312 mm neerslag gemeten in Zinnwald-Georgenfeld in het oostelijk deel van het Ertsgebergte op 12 augustus 2002 is de hoogste neerslag op één dag in Duitsland sinds het begin van de regelmatige metingen.
Het afvloeiingsregime van het regen-sneeuw-type is kenmerkend voor dit overgangsklimaat. Een deel van de winterse neerslag bestaat uit sneeuw, die normaal gesproken pas in het voorjaar in de middelgebergten smelt en die in het langjarig gemiddelde resulteert in een afvloeiingsmaximum in de maanden maart en april. Overstromingen worden vaak veroorzaakt door regionale hevige neerslag in de zomer, zoals in het geval van de overstromingen in augustus 2002 en juni 2013. Het middelgebergte beslaat slechts een klein deel van de stroomgebieden van de Elbe. Slechts 2% van het Elbegebied ligt op hoogtes van meer dan 800 m boven de zeespiegel, meer dan de helft van het stroomgebied ligt op hoogtes tot 200 m boven de zeespiegel. Door deze omstandigheden is er in de zomermaanden sprake van een aanzienlijke afname van de afvoer, omdat – in tegenstelling tot de Alpenwateren – de sneeuw en de berggletsjers in deze maanden niet blijven smelten. De laagste afvloeiing wordt gewoonlijk in september en oktober geregistreerd.
De meerjarige gemiddelde afvoer van de Elbe bij de monding in zee bedraagt 861 m3/s. Voor het peilgebied Neu Darchau, dat 89% van het totale Elbe-gebied beslaat, bedraagt de gemiddelde jaarlijkse afvloeiing 5,4 l/s/km2. Het Elbe-gebied is dus een van de Europese riviergebieden met de laagste afvloeiing. Dit feit komt tot uiting in het grote aantal stuwdammen in het stroomgebied van de Elbe. Er zijn 312 stuwdammen met een reservoirvolume van meer dan 0,3 miljoen m³, waarvan 175 in Duitsland en 137 in de Tsjechische Republiek. Zij omvatten een totaal reservoirvolume van ca. 4,12 miljard m³.
Volgens de gegevens die in 2006 in het kader van het CORINE-project Bodemgebruik zijn geanalyseerd, wordt 42,8% van het oppervlak in het stroomgebied van de Elbe gebruikt als landbouwgrond. Bossen bedekken 30,6%, waaronder 21,9% naaldbos en 8,7% loof- en gemengde bossen.