Sông Ô-bi bắt nguồn từ vùng núi Altai ở Trung Á. Nói cho chính xác thì ở đoạn đầu (thượng nguồn), sông Ô-bi chảy chủ yếu theo hướng Bắc và Tây Bắc, sau đó nó chuyển sang hướng Tây rồi hướng Bắc.Đoạn cuối nó lại ngoặt sang hướng Đông Bắc, đổ ra vịnh Ô-bi thuộc Bắc Băng Dương. Tuy nhiên, trong các giáo trình địa lý, người ta thường nói theo cách nhìn tổng quan là sông Ô-bi chảy về hướng Bắc. Sông Ô-bi chảy qua 2 đới khí hậu là ôn đới (ôn đới lục địa) và hàn đới với chiều dài hơn 3650 km (nếu tính từ thượng nguồn sông Irtysh, sông nhánh chính của Ô-bi, thì là hơn 5400 km)