Le cours de l'Orénoque forme un large arc qui entoure le bouclier guyanais. La source du fleuve se trouve au Cerro Delgado-Chalbaud, dans les montagnes de Parima. Il se trouve à la frontière entre le Venezuela et le Brésil, à 1 047 m d'altitude (02°19′05″N 63°21′42″W / 2.31806°N 63.36167°W / 2.31806 ; -63.36167). La rivière peut être divisée en quatre tronçons :
- Haut Orénoque - 242 kilomètres de long, de sa source aux rapides Raudales de Guaharibos. Ce tronçon traverse un paysage montagneux en direction du nord-ouest.
- Orénoque moyen - 750 kilomètres de long. La première partie de cette section a une direction générale vers l'ouest. Elle descend jusqu'au confluent avec les rivières Atabapo et Guaviare à San Fernando de Atabapo. Le fleuve s'écoule ensuite vers le nord le long de la frontière vénézuélienne-colombienne. Des deux côtés du fleuve se trouvent les montagnes du plateau des Guyanes. Le tronçon se termine aux rapides d'Atures, près de la confluence avec le Meta à Puerto Carreño.
- Orénoque inférieur - 959 kilomètres de long, avec une large plaine alluviale. Il s'écoule en direction du nord-est, des rapides d'Atures jusqu'à Piacoa en face de Barrancas.
- Delta Amacuro - 200 kilomètres (120 mi) de long. Il forme un grand delta qui se jette dans le golfe de Paría et l'océan Atlantique.
À son embouchure, l'Orénoque forme un large delta qui se ramifie en des centaines de rivières et de voies navigables. Ils coulent à travers 41 000 km2 de forêts marécageuses. Au plus large, ce delta a une superficie d'environ 22 500 km2 et une largeur maximale de 370 km2. Pendant la saison des pluies, l'Orénoque peut atteindre une largeur de 22 kilomètres et une profondeur de 100 mètres.
Au large de la côte du delta se trouve Trinité-et-Tobago, qui est séparée du continent par le canal de Columbus.
Principaux fleuves du bassin de l'Orénoque
La plupart des grands fleuves du Venezuela sont des affluents de l'Orénoque. Les plus importants sont le Caroní, qui le rejoint à Puerto Ordaz. Le fleuve est en fait relié au fleuve Amazone par le canal de Casiquiare. C'est un affluent de l'Orénoque, qui se jette dans le Rio Negro, puis dans l'Amazone. Cette connexion forme un canal naturel entre l'Orénoque et l'Amazonie.
- De pur : du Venezuela à l'Orénoque en passant par l'est.
- Arauca : de la Colombie au Venezuela, à l'est dans l'Orénoque.
- Atabapo : des hautes terres guyanaises du Venezuela vers le nord, dans l'Orénoque.
- Caroní : des hauts plateaux guyanais du Venezuela vers le nord, dans l'Orénoque.
- Caura : de l'est du Venezuela (Hautes terres de Guyane) vers le nord dans l'Orénoque.
- Guaviare : de la Colombie vers l'est dans l'Orénoque.
- Inírida : de la Colombie vers le sud-est dans le Guaviare.
- Meta : de la Colombie, frontière avec le Venezuela à l'est dans l'Orénoque.
- Ventuari : de l'est du Venezuela (Hautes terres de Guyane) au sud-ouest dans l'Orénoque.
- Vichada : de la Colombie vers l'est dans l'Orénoque.