Река Кальмиус (площадь бассейна 5070 км2, длина 209 км) берет начало на южном склоне Донецкого Кряжа . Средний годовой расход воды у п. Приморское 6,23 м3/сек, модуль стока 1,68 л/сек., ширина в средней части 15 - 25 м. Характер течения на всем протяжении разнообразен. В верховьях оно носит слабо выраженный горный характер, типично степной вид. В верхнем и среднем течении характер берегов гористый и безлесный, в нижнем – берега низкие с редкими деревьями, кое-где поросшие камышом.
В среднем течении в р. Кальмиус впадают два крупных притока: левобережный – р.Грузская (длина 47 км2, водосборная площадь 517 км2) и правобережный – р. Мокрая Волноваха (длина 63 км2, водосборная площадь 909 км2). В нижнем течении в р.кальмиус впадает река Кальчик – правый приток (длина 88 км2, водосборная площадь 1263 км2)
Река Кальмиус и ряд ее притоков на всем протяжении зарегулированы плотинами. На реке образованы водохранилища: Верхнекальмиусское (емкость 14,8 млн. м3), Нижнекальмиусское (12 млн. м3), Старобешевское (44,0 млн. м3), Павлопольское (76 млн. м3). На балке Широкой сооружена плотина и образовано Донецкое море (6,9 млн. м3).
Водный режим реки Кальмиус определяется особенностями половодья, его продолжительностью и долей участия талых вод в годовом стоке. на водотоках бассейна р.Кальмиус сток весеннего половодья составляет 60 - 70%. В средние и маловодные годы доля талых вод снижается до 40 - 50%. Наивысшие уровни дождевых паводков равны или несколько превышают максимальные уровни весеннего половодья и достигают 2,5 - 5,0 м.
В верхнем течении река Кальмиус интенсивно загрязняется промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. на этом участке, длиной 17 км, находится ряд источников сброса с общим расходом около 4000 м3/час. По загрязнению наиболее неблагоприятен сток шахты Красногвардейской, мутность которого и концентрация нефтепродуктов превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) в 2 - 3 раза. В сточных водах остальных предприятий концентрация загрязнений ниже – мутность 8 - 36 мг/л, превышение ПДК по нефтепродуктам – 1,2 - 4,3, фенолам – 2 - 9 раз. Минерализация воды р.Кальмиус на данном участке изменяется от 777 мг/л (исток реки), 2333 мг/л в верхнем и до 2090 мг/л в нижнем бъефе Нижнекальмиусского водохранилища. По составу вода изменяется от гидрокарбонатного до сульфатного класса группы натрия, имеет коричневато-желтый цвет, неприятный запах.
В санитарном отношении качество воды характеризуется как полисапробное, то есть максимально загрязненное с отсутствием самоочищения. Количество видов водорослей в реке колеблется от 1 до 8, в Нижнекальмиусском водохранилище – 18 - 20, в основном сине-зеленые и пирофитовые.
Вода р.Кальмиус на участке от г.Донецка до Старобешевского водохранилища по составу относится к сульфатно-гидрокарбонатному классу группы натрия, имеет желтый или коричневый цвет, неприятный гнилостный запах. Ниже Старобешевского водохранилища вплоть до г. Мариуполя состав воды изменяется и становится сульфатно-хлоридного класса. Общая минерализация в среднем течении изменяется в пределах 1,60 - 2,28 г/л, а в устье (г.Мариуполь) достигает 7,0 г/л. Величина рН воды уменьшается от верховья реки к устью в пределах 8,6 - 7,6.
Вода р.Кальмиус интенсивно загрязняется минеральными и органическими взвешенными веществами в виде угольной пыли, масел, нефти. Содержание взвешенных веществ изменяется в широких пределах (0,7-200 мг/л). При этом прозрачность воды снижается до 2 - 4 см. значительное загрязнение реки взвешенными веществами происходит на устье реки от г.Донецка до Старобешевского водохранилища. Постоянное загрязнение веществами органического происхождения р.Кальмиус обусловило высокое химическое потребление кислорода и биохимическое потребелние кислорода воды. Концентрация биогенных элементов от истока до устья в различные сезоны колеблется в широких пределах: ионов аммония от 0,1 до 37,8; нитратов – от 0,88 до 35,0; нитритов – 0,01 - 8,2 мгN/л. Процессы биохимического превращения органических веществ интенсивно протекают в речной воде на участке от г.Старобешево до г.Мариуполя. Во все сезоны года концентрация биогенных компонентов к устью снижается. Загрязнение летучими и нелетучими фенолами воды реки прослеживается по всей длине реки Кальмиус. Особенно высокие значения фенолов наблюдаются весной (до 1,4 мг/л) у г.Мариуполя. Наиболее сильное загрязнение воды реки нефтепродуктами происходит в районе гродов Донецка и Мариуполя (от 0,6 до 1,4 мг/л), а в донных наносах от 0,9 до 15 мг/л. Такая же закономерность и в отношении концентраций СПАВ (от 0,16 до 0,34 мг/л).
Вода реки Кальмиус на всем протяжении не соответствует требованиям стандарта на питьевую воду, а большинство загрязнителей превышают ПДК в несколько раз.