Из рек, которые полностью протекают по территории Украины, Южный Буг – самая большая. Истоки его находятся в Хмельницкой области в пределах Приднепровской возвышенности. Верховья Южного Буга – это заболоченное русло с широкой долиной, которое по мере продвижения на юго-восток (общее направление русла) сужается, обнажая каменистые берега Украинского Кристаллического Щита. В низовьях ширина реки достигает 2 километров. Устье разливается Бугским лиманом-эстуарием, впадающим в Днепровский лиман Чёрного моря.
Южный Буг питают дожди, талые снега и подземные источники, а в феврале-мае наблюдается наибольший подъём воды. Паводки и наводнения очень редки. Течение реки практически не замедляется, так как Южный Буг одна из немногих рек такого размера, на которой отсутствуют плотины и водохранилища. Пороги и перекаты встречаются на всём среднем течении, поэтому судоходство развито лишь на последних 150 километрах (от города Вознесенска). Быстрое течение и довольно мягкий климат способствуют непродолжительному неустойчивому ледоставу. Часто ледяной покров появляется и сходит несколько раз за зиму. Низовья в тёплые зимы вовсе не замерзают.
У Южного Буга немного полноводных притоков. Наиболее крупные: Гнилой Тикич, Ингул (левые), Кодыма, Савранка (правые). В нижнем течении, когда Буг пересекает степь Причерноморской низменности, большинство притоков (кроме Ингула) имеют сезонный характер стока.
Существуют много предположений относительно этимологии названия «Буг». Среди них наиболее вероятным считается балто-славянская версия, согласно которой гидроним происходит от слова «бог» (течение) или же от «боуг» (извиваться). Греки называли Южный Буг Гипанисом, а тюркские народы Ак-Су (белая вода) из-за белых бурунов на порогах. В настоящее время на Южном Буге расположены города Винница, Первомайск, Николаев.
Долина реки изобилует архитектурными достопримечательностями, среди которых монастыри, замки, дворцовые комплексы, церкви, мельницы. На берегах Южного Буга находятся базы отдыха, санатории. Перекаты и пороги привлекают байдарочников. Природоохранные зоны созданы в районе Днепровско-Бугского лимана и Первомайска. Археологической жемчужиной Южного Буга являются остатки древнегреческой колонии Ольвия на берегах лимана.