La Saône prend sa source à Vioménil au pied du Ménamont, au sud des monts Faucilles (département des Vosges ), à 405 m d'altitude. Elle conflue avec le Rhône à Lyon, à l'altitude de 163 mètres après avoir traversé le val de Saône.
Avant la confluence avec le Doubs, située à Verdun-sur-le-Doubs en Saône-et-Loire, la Saône est appelée Petite Saône, ce qui montre bien la forte contribution de la rivière franc-comtoise, dont le débit moyen est légèrement plus fort (175 contre 160 m3/s) : certains en concluront que la Saône se jette dans le Doubs et non l'inverse. Par sa taille de bassin versant, la Saône domine avec 11 500 km2 contre 7 500 pour le Doubs. La Saône est d'ailleurs la première rivière de France par la taille de son bassin versant avec 30 000 km2 à Lyon (soit 1/18 du territoire métropolitain)