Річка бере свій початок із двох невеликих струмків, за 4 км на схід від села Старі Бураси, Базарно-Карабулацького району, на півночі Саратовської області[1], на висоті 247 м. У верхів'ї тече в західному напрямку, а після міста Петровськ повертає на південний захід і в основному в цьому напрямку тече аж до впадіння в річку Дон, за винятком ділянки в середній течії (Калінінський район) де вона звиваючись тече на південь — південний-схід. Впадає у річку Дон, з лівого берега за 2 км нижче хутора Ярський 2-й Серафимовицького району Волгоградської області, на висоті 47 м[3].
Довжина річки 745 км, площа басейну — 34700 км². Повне падіння рівня русла річки становить 200 м, що відповідає похилу — 0,27 м/км. На всій протяжності русло має рівнинний характером течії. Швидкість у верхній течії коливається у межах 0,1-0,3 м/с, в середній — 0,4-0,5 м/с, в нижній — зменшується до 0,3 м/с. Ширина русла в середній течії 37-66 м, глибина — 0,7-1,5 м; в нижній течії ширина доходить до 80-110 м, а глибина — до 1,7-3,0 м[6].
Гідрологія
Живлення річки переважно снігове, менше — дощове. Замерзає наприкінці листопада — на початку грудня і залишається під крижаним покривом до кінця березня — початку квітня.
За період спостереження протягом 55 років (1927–1985) на станції у станиці Арчединській за 66 км від гирла, середньорічна витрата води річки становила 60,3 м³/с[7] (за іншими даними — 69 м³/с[5]) для водного басейну 33700 км², що становить понад 97 % загальної площі басейну річки. Величина прямого стоку в цілому по цій частині басейну становила — 56,5 міліметра на рік.
За період спостереження встановлено, мінімальний середньомісячний стік становив 15,9 м³/с (у грудні), що становить менше 5 % максимального середньомісячного стоку, який відбувається у червні місяці та становить — 350 м³/с і вказує на доволі велику амплітуду сезонних коливань.
За період спостереження, абсолютний мінімальний місячний стік (абсолютний мінімум) становив 6,03 м³/с (у січні 1939 року), абсолютний максимальний місячний стік (абсолютний максимум) становив 917 м³/с (у квітні 1946 року).
Показники середньомісячної витрати води річки: Медведиця за 55 років спостереження 1927-1985 на станції: ст-ця Арчединська (за 66 км від гирла), м³/с: