Avec ses 657 km de long, il est le 5e fleuve de la péninsule Ibérique. Il draine un bassin de près de 58 000 km2.

Il prend sa source dans la Sierra de Cazorla puis passe par la vallée du Guadalquivir, également appelée dépression bétique avant de traverser Cordoue. Vers le milieu de son parcours, il traverse une région peuplée et fertile au pied de la Sierra Morena où il est utilisé pour l´irrigation. Il passe ensuite à Séville où il est dévié à l'ouest de la ville pour éviter que les graves inondations du XIXe siècle ne se répètent. Par la suite, sur les quelques kilomètres qui séparent Coria del Río de l´estuaire, le Guadalquivir traverse une région marécageuse appelée Las Marismas (littéralement les marais), appartenant au Parc national Doñana. Il se jette dans l'océan Atlantique à Sanlúcar de Barrameda.

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