L'Huveaune prend sa source dans la grotte de Castelette, située sur la commune de Nans-les-Pins (Var), à 590 m d'altitude au fond d'un cirque pittoresque, sur le versant nord de la Sainte-Baume. La longueur de son cours est de 48,4 km. L'Huveaune draine un bassin de 198 km2 couvrant la Sainte-Baume occidentale et une partie de la chaîne de l'Étoile, l'ubac du massif de Saint-Cyr, et le bassin marseillais.

Parmi ses affluents provenant de la Sainte-Baume, on notera le Peyruis à Saint-Zacharie, la Vede alimentée par d'abondantes sources dans le ravin des Encanaux, le Fauge provenant du parc de Saint-Pons près de Gémenos alimenté par une belle source, le ruisseau du Riou venant de Saucette. Provenant de la chaîne de l'Étoile, le Merlançon rejoint l'Huveaune au Pont-de-Joux, et le Jarret, qui prend sa source tout au nord de la commune d'Allauch, rejoint le fleuve à Marseille dans le quartier de Sainte-Marguerite.

La haute vallée de l'Huveaune, en amont d'Aubagne, est encore relativement rurale, avec les villages de Saint-Zacharie, Auriol, Roquevaire et Pont-de-l'Étoile. La basse vallée de l'Huveaune est marquée par une forte urbanisation et une ancienne industrialisation, traversant Aubagne, La Penne-sur-Huveaune et les quartiers est et sud de Marseille.