Die Elbe entspringt im Riesengebirge (Krkonoše) etwa 7,5 Kilometer nordwestlich des Zentrums der tschechischen Stadt Špindlerův Mlýn nahe der Grenze zu Polen. Kurz hinter dem Quellengebiet befindet sich der Elbfall. Die Elbe verlässt das Riesengebirge in südlicher und südöstlicher Richtung, also entgegen ihrer späteren Hauptfließrichtung. Ab Pardubice verläuft sie nach einem scharfen Knick in Richtung Westen, nimmt kurz darauf ihre Hauptrichtung Nordwesten auf, die sie mit wenigen Ausnahmen beibehält. Bei Mělník mündet der mit 430 km längste Nebenfluss, die Moldau, auf linker Seite in die bis dahin noch viel kürzere Elbe. Hinter Litoměřice verläuft die Elbe auf etwa 50 km Länge vorwiegend in nordnordöstlicher Richtung und verlässt hinter Děčín die Tschechische Republik. Der tschechische Teil ist durch eine Vielzahl von Staustufen geprägt, die vor allem seit den 1950er-Jahren errichtet wurden. Die Tschechen teilen ihren Teil des Flusslaufs ein in die Horní Labe, Obere Elbe, oberhalb von Kolín, die Střední Labe, mittlere Elbe, und die Dolní Labe, untere Elbe, von der Mündung der Moldau bis zur deutschen Grenze.
Der deutsche Verlauf beginnt mit einem weiten Mäander und nimmt dann wieder die Fließrichtung Nordwesten ein. Nach der Durchquerung Dresdens nimmt das Gefälle im weiteren Verlauf immer mehr ab. Der deutsche Anteil am Oberlauf ist, wenn man ihn geologisch oder geomorphologisch bestimmt, recht klein. Spätestens ab Torgau, eher schon ab Riesa geht die Elbe in ihren Mittellauf über. Die Internationale Kommission zum Schutz der Elbe hat 1992 eine geografische Gliederung der Elbe festgelegt, wonach der Oberlauf bei Schloss Hirschstein zwischen Meißen und Riesa am deutschen Strom-Kilometer 96,0 endet.
„Mittelelbe“ bezeichnet die Elbe als Tieflandfluss. Sie fließt hier weiterhin in nordwestlicher Richtung, bis sie bei Magdeburg einen stärkeren Knick macht, nach dem der Fluss etwa 80 Kilometer nach Norden, teilweise sogar nach Nordosten weiter fließt. Nach der Mündung der Havel, dem längsten rechten Nebenfluss, wendet sich der Strom wieder in nordwestliche Richtung (vergleiche: Urstromtäler). Kurz vor Hamburg, am Stauwehr Geesthacht, erreicht die Elbe das untere Ende ihres Mittellaufs.
“Unterelbe” bezeichnet im weiteren Sinne den gezeitenabhängigen Abschnitt des Flusses, heutzutage ab dem Wehr in Geesthacht. Im engeren Sinne ist es der Mündungstrichter (Ästuar), typisch für alle Flussmündungen mit Gezeiten. Derzeit ist der Tidenhub in Hamburg mit etwa 3,6 m höher als auf der offenen Nordsee. Obwohl das Wasser bei jeder Flut flussaufwärts fließt, enthält die Unterelbe überwiegend Süßwasser. Im Tidenstau am Übergang von Mittel- und Unterelbe hat sich ein Binnendelta gebildet, in dem heute der weitverzweigte Hamburger Hafen liegt. Der obere Teil mit den Armen Dove Elbe und Gose Elbe wurde schon im Mittelalter als Vierlande eingedeicht. Im 19. und 20. Jahrhundert sind die Flussarme zwischen Norder- und Süderelbe Hafenerweiterungen zum Opfer gefallen. Das Ästuar ist von Blankenese bis Brunsbüttel zwischen 1 und 2,5 km breit und weitet sich dann zwischen Brunsbüttel und Cuxhaven auf zuletzt etwa 15 km auf. Die seewärtige Begrenzung der Elbe, also das Ende der Binnenelbe, ist nach dem Bundeswasserstraßengesetz (WaStrG) festgelegt durch die “Verbindungslinie zwischen der Kugelbake bei Döse und der westlichen Kante des Deichs des Friedrichskoogs (Dieksand)”; von da ab wird die Elbe auch Elbstrom genannt, obwohl eigentlich das gesamte Gewässer als Strom anzusehen ist.
Außenelbe wird im Gegensatz zur Binnenelbe die Fortsetzung des Ästuars durch das Wattenmeer genannt. Vom Wattenmeer unterscheidet sich der Elbstrom durch seine Tiefe, die Strömungsrichtung und -geschwindigkeit sowie den niedrigeren Salzgehalt. In diesem Bereich ist die Elbe auch nicht mehr Binnenwasserstraße, sondern Bestandteil der Seewasserstraße Nordsee. Auf der 20 km ins Meer hinausragenden Wattfläche zwischen der Außenelbe und der westlich benachbarten Außenweser liegen die zu Hamburg gehörenden Inseln Neuwerk und Scharhörn.
Den Status eines Nationalparks, dieser strengsten Kategorie für Großschutzgebiete, haben entlang der Elbe drei Gebiete: der Nationalpark Riesengebirge im Bereich des Quellgebietes, der Nationalpark “Sächsische Schweiz” (93 km²) im Elbsandsteingebirge und der Nationalpark “Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer” (4.410 km²; davon nur ein kleiner Anteil im Bereich der Elbmündung). 1997 wurden große Teile der mittleren Elbe als Biosphärenreservat anerkannt. Dabei stehen neben Naturschutz auch ein Management von Tourismus und Landwirtschaft im Mittelpunkt. Insgesamt 3.428 km² und über 400 km Flusslänge umfasst das länderübergreifende UNESCO-Biosphärenreservat “Flusslandschaft Elbe” zwischen Sachsen-Anhalt und Schleswig-Holstein.
