莱茵河流域大部分在地势平坦的西欧平原和中欧平原，多为温带海洋性气候，降水丰富且季节分配较均匀，大部分流域无冰期，水位变化极小，水位常年较满，很适合通航。
莱茵河全年水量充沛，自瑞士巴塞尔起至河口通航里程886千米；两岸的众多支流通过许多运河与多瑙河、罗纳河等水系相连，构成一个四通八达的水运网。莱茵河流经的地区是欧洲主要工业区，人烟稠密，货运需求巨大；莱茵河航道每条船只来来往往，就像大街上的车水马龙，成为著名的“黄金水道”，是世界货运量最大的内河之一。
莱茵河现代化航运兴起于19世纪，1815年流域各国在维也纳会议上达成原则协议，各国在莱茵河可自由航运、取消征收通行费；1831年通过《美因茨公约》，建立莱茵河中央委员会。1840年以后，莱茵河普遍采用拖船牵引驳船的运输方式，运输效率大大提高。19世纪法国先后修建了以斯特拉斯堡为起点的莱茵——马斯运河、莱茵——罗纳运河。20世纪以来，流域各国开始大规模航道整治和运河建设，逐步完善水运网。法国于1932年在莱茵河中游左岸修建一条长50千米的阿尔萨斯大运河，以改善莱茵河中游一段的航行，增加从斯特拉斯堡向上游的交通量，该工程于1948年完工。二战后法国又进行了摩泽尔河的航道整治，建成了从法国洛林区的梅斯到河口科布伦茨的摩泽尔运河，并通过其上游的运河同索恩河、马恩河、马斯河相通。德国对莱茵河的航道整治规模巨大，1964年完成摩泽尔河德国境内一段274千米的航道运河化工程；20世纪60年代完成内卡河河口至斯图加特段、美因河河口至班贝格航道运河化工程。1992年德国建成了从美因河畔的班贝格到多瑙河上游的克尔海姆长171千米的莱茵——多瑙河运河工程，实现了从黑海到北海的内河通航。在鲁尔区，修建了多特蒙德——埃姆斯运河、莱茵——黑尔納运河等。荷兰对莱茵河汊河瓦尔河、莱克河进行航道深挖以达到国际通航标准的水深3.3米。
莱茵河杜塞尔多夫段
如今莱茵河可全年通航里程近900千米，加上支流可通航里程超过2000千米；莱茵河通过多条运河将之与多瑙河、威悉河、易北河、埃姆河、罗纳河等河联系起来，成为欧洲内陆航运系统的重要一环，成为世界上航运最繁忙的河流之一。杜伊斯堡、斯特拉斯堡、曼海姆、路得维希港、巴塞尔都是大河港，杜伊斯堡地处莱茵河与鲁尔河交汇处，是莱茵河沿岸最大河港，也是欧洲最大河港，年货物吞吐量约7000万吨，港口20多个码头绵延在40多千米的河岸。路得维希港位于莱茵河中游左岸，德国莱茵兰-普法尔茨州的第二大城市，市内有德国最大的化工企业——巴夫斯公司，年货运量居莱茵河各港的第二位。与路得维希港隔莱茵河相望的曼海姆也是大河港。