Pramení na západních svazích Serra Parima v jihozápadní části Guyanské vysočiny. Protéká Orinockou nížinou a ústí do Atlantského oceánu, přičemž vytváří deltu. Celý tok opisuje velký eliptický oblouk, nejprve směřuje od jihu k severu a na středním toku se stáčí téměř k východu. Tok řeky je možné rozdělit do čtyř částí:
Horní Orinoko – 240 km dlouhé, od pramene až k peřejím Raudales de Guaharibos protéká horskou oblastí severozápadním směrem. Odděluje se zde řeka Casiquiare, která jednu třetinu vody odvádí do Amazonky a dochází tak k bifurkaci řek.
Střední Orinoko – 750 km dlouhé, rozdělené na dvě části. První z nich je 480 km dlouhá a proudí na západ k soutoku s řekami Atabapo a Guaviare u San Fernando de Atapabo; Druhá část teče na sever asi 270 km podél venezuelsko-kolumbijské hranice. Je z obou stran lemována pohořím Guiana, které zabraňuje vzniku záplavové oblasti. Dále pak pokračuje k peřejím Autures u soutoku s řekou Meta u Puerto Carreño. Až k ústí Mety teče horskou a kopcovitou krajinou a vytváří četné peřeje, zvláště mezi ústím Vichady a Mety.
Orinoko v Ciudad Bolívar
Dolní Orinoko – 959 km dlouhé, s velkou náplavovou planinou, teče severovýchodním směrem od peřejí Atures až do Piacoa. Mění se zde v rovinný veletok široký 1 až 1,5 km (místy až 3 km) s hloubkou 10 až 20 m i více. Široká (3 až 10 km) dolina se několikrát zužuje a vytváří tzv. angosturas, z nichž poslední se nachází na dolním toku u města Ciudad Bolívar. Níže již řeka protéká v široké dolině a rozvětvuje se na mnoho ramen a průtoků.
Delta Amacuro – u města Barrancasa ve vzdálenosti 200 km od moře začíná rozsáhlá (22 500 km²) bažinatá delta, která zabírá na mořském pobřeží délku přibližně 370 km. Řeka se zde rozděluje na 36 ramen a množství průtoků. Hlavními rameny jsou Manamo (úplně vlevo), Macareo (používaný pro vodní dopravu), Araguao, Merejana, Boca Grande (úplně vpravo a největší, šířka 10 až 20 km). Ramena delty ústí do zálivu Paría Karibského moře a Atlantského oceánu. V deltě roste 41 000 km² bažinatých lesů. V období dešťů řeka dosahuje šířky 22 km a hloubky až 100 m.
Přítoky
Většina řek ve Venezuele patří do povodí Orinoka, největší z nich je Caroní, které se připojuje u Puerto Ordaz blízko vodopádů Llovizna. Zvláštností Orinoka je Casiquiare, který začíná jako rameno Orinoka a pokračuje do řeky Rio Negro, což je přítok Amazonky, a vytváří tak přírodní kanál mezi Orinokem a Amazonkou.
zprava
Atabapo – z Guyanské Vrchoviny ve Venezuele na západ do Orinoka.
Caroní – z Guyanské Vrchoviny ve Venezuele na sever do Orinoka.
Meta – z Kolumbie na hranice s Venezuelou a na východ do Orinoka.
Arauca – z Kolumbie přes Venezuelu na východ a do Orinoka.
Apure – z Kolumbie přes Venezuelu na východ a do Orinoka.
Casiquiare – ve Venezuele, teče z Orinoka na jih do Amazonky.
Vodní režim
Indiánská osada v deltě Orinoka
Hlavním zdrojem vody jsou deště. Úroveň hladiny a průtoky se v průběhu roku silně mění. Na části dolního toku u města Ciudad Bolívar začíná hladina stoupat ve druhé polovině dubna až v květnu. V září úroveň hladiny dosahuje nejvyšší hodnoty, načež rovnoměrně klesá až do března až dubna kdy je úroveň nejnižší. V ústí Mety činí rozdíl hladin 8 až 10 m, u Ciudad Bolívar 10 až 15 m. Mořský příliv zasahuje až k Ciudad Bolívar a úroveň hladiny se může zvednout až o 2 m při skočném přílivu. Průměrný roční průtok vody činí 33 000 m³/s a celkový roční odtok činí 915 km³. Při nejsilnějších povodních může průtok dosáhnout 50 000 až 55 000 m³/s i více, zatímco v období sucha klesá na 5000 až 7000 m³/s. Za rok odnese 45 Mt pevných částic.
Využití
Řeka je splavná téměř v celé délce toku a bagrování dna umožnilo oceánským lodím s ponorem do 8 m plout až k městu Ciudad Bolívar, 435 km proti proudu. Okolí řeky také obsahuje hodně živičných písků, které mohou být využity jako budoucí zdroj ropy. Celková délka vodních cest v povodí Orinoka je 12 000 km. V období dešťů mohou říční lodě plout až k ústí řeky Guaviare (s výjimkou peřejí). Pravé přítoky umožňují vodní dopravu jen na částech svých dolních toků, zatímco levé jsou splavné po celý rok.
Venezuela (Amazonas, Anzoátegui, Apure, Bolívar, Delta Amacuro, Guárico), 
Kolumbie Kolumbie
multimediální obsah na Commons
