18 декабря 1886 года Жан Шафанжон объявил о нахождении истока Ориноко. В действительности, первым из европейцев настоящий исток обнаружил француз Жозеф Грелье в 1951 году[3].
Ориноко образуется слиянием рек Венесуэла и Угето[4], которые берут начало у горы Дельгадо-Чальбауд в юго-западной части Гвианского плоскогорья, на границе с Бразилией. Оттуда река течёт по широкой дуге, сначала на юго-запад, потом на запад, затем на север и наконец, на северо-восток. Впадает в Атлантический океан напротив острова Тринидад, образуя дельту площадью 20 000[5] км², простирающаяся по морскому побережью примерно на 300 км. Здесь Ориноко делится на 36 рукавов и многочисленные протоки. Главные рукава: Манамо (крайний левый), Макарео (судоходный), Бока-Гранде (крайний правый и самый большой; ширина его 15—20 км)[5].
В паводки ширина реки достигает 22 километров, а глубина — 100 метров. Судоходна. Речные суда доходят до города Пуэрто-Аякучо, а в периоды дождей — до устья реки Гуавьяре[1]. Общая протяжённость водных путей системы Ориноко около 12 000[6] км. Выемка грунта позволяет океанским судам дойти до Сьюдад-Боливара[1], в 435 км вверх по течению от Атлантического океана. Расход воды в начале дельты 29 000[5] м³/с.
Особенностью реки Ориноко является то, что она является классическим примером бифуркации рек. Река Касикьяре, которая начинается как ответвление Ориноко и впадает в Риу-Негру, приток Амазонки, формирует естественный канал между Ориноко и Амазонкой.
Ориноко пересекает субэкваториальный пояс, имеет преимущественно дождевое питание и резкие колебания уровня воды на протяжении года. В сухой сезон мелкие притоки этой реки превращаются в цепочку небольших стоячих озёр.