Valuma-alue on maantieteellinen alue, jonne satanut vesi kerääntyy maanpinnan muotojen ohjaamana lopuksi yhteen matalalla sijaitsevaan kohtaan. Valuma-alue voidaan usein ajatella maastossa olevaksi altaaksi, jossa vesi kerääntyy sen matalimpaan kohtaan ja josta se poistuu altaan reunan ylitse virtavetenä, esimerkiksi ojana, jokena tai lahtena. Matalinta kohtaa kutsutaan laskukynnykseksi. Mereen laskevaa valuma-aluetta kutsutaan vesistöksi. Valuma-alueella virtaava vesi on pääasiassa peräisin sateista, mutta siihen luetaan myös edellisen talven sulavan lumen vedet, sulavien jäätiköiden vedet[1] ja pohjavedestä syntyvät lähteet. Valuma-alueen vesi muodostuu sateesta, lumipeitteestä, maankosteudesta, pohjavesivirtauksesta, maaston kosteikoista, jokiverkostosta ja vesialtaista. Valuma-alueen reunaviivaa kutsutaan vedenjakajaksi, joka sijaitsee veden virtaamisen luonteesta johtuen ympäristöään korkeammilla maaston alueilla. Vedenjakajalla vesi virtaa rajakohdan eri puolille ja jakaa siten satavat vedet eri valuma-alueisiin. Valuma-alueen altaaseen kertyneet vedet poistuvat lopuksi laskukynnyksen kohdalta, missä vedenjakaja on matalimmillaan. Valuma-alueilla on yleisesti olemassa lasku-uoma, mutta on myös olemassa lasku-uomattomia valuma-alueita eli sisäisiä valuma-alueita. Niissä vesi kerääntyy esimerkiksi vesialtaaseen, josta se haihtuu pois tai vaihtoehtoisesti katoaa maan alle.[2][3][4]
Valuma-alueet voivat muodostaa hierarkkisen järjestelmän siten, että pienet valuma-alueet laskevat vetensä uuteen lasku-uomaan tai järveen, joka muodostaa suuremman valuma-alueiden kokonaisuuden. Tällöin ajatellaan takaperoisesti, että kukin maaston uoma kuuluu omaan valuma-alueeseensa ja suuren valuma-alueen laskujoen yläjuoksun sivujoet ja myös niiden sivuhaarat muodostavat lukuisten valuma-alueiden peitteen.[2]
Vesistöt ovat valuma-alueita, joiden purkupiste laskee mereen. Tällainen on esimerkiksi Eurajoen vesistö Satakunnassa, joka käsittää vain Eurajoen valuma-alueen. Suomen vesistöalueiden luokittelun mukaan jotkin päävesistöalueet voivat sisältää useita vesistöjä, kuten Suomenlahden rannikkoalue, johon kuuluvat Suomenlahteen laskevat alle 200 km²:n kokoiset vesistöt. Päävesistöalueiden osa-alueet eivät sen sijaan ole välttämättä kokonaisia valuma-alueita, vaan osa niihin laskevasta vedestä voi tulla yläpuolisen valuma-alueen purkupisteen kautta. Tällainen osa-alue on esimerkiksi Kokemäenjoen vesistöön kuuluva Vanajaveden–Pyhäjärven alue, joka itsekin muodostuu alueista ja valuma-alueista. Tällaiset vesistöalueet ovat tarkoituksenmukaisia esimerkiksi viranomaistyössä, kun halutaan jakaa tietty valuma-alue hallinnollisesti samankokoisiin alueisiin. Vesistöalueiden jakoa hyödynnetään myös vesistömalleissa. Merialueet eivät kuulu vesistöalueisiin, mutta ne voivat rajata jonkin päävesistöalueen valuma-alueita, kuten esimerkiksi Saaristomeren rannikkoalueella, johon kuuluu myös Ahvenanmaa.[5][6]
