Die Abflussschwankungen des Rheins sind durch die alpine Lage seiner Quellgebiete und die Niederschläge in den Nebenflusseinzugsgebieten bedingt.
Am Hoch- und südlichen Oberrhein treten Hochwasser vor allem im Sommer auf, wenn Gletschereis und Schneefelder in den Alpen schmelzen und die Winterniederschläge wieder freigeben.
An Mittel- und Niederrhein hingegen treten die großen Hochwasser im Winter und im Frühjahr auf. Sie werden gespeist durch schmelzenden Schnee in den Mittelgebirgen oder durch Regenwasser, das im gefrorenen oder wassergesättigten Boden nicht versickern kann. In beiden Fällen fließt das Wasser rasch oberflächlich ab und lässt die Bäche und Flüsse über die Ufer treten.
Kalte Winter – in denen Niederschlag überwiegend als Schnee fällt - und trockene Sommer mit geringem Niederschlag - wie beispielsweise 2003 - können zu Niedrigwassersituationen führen.