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《水经注》记载了历史上和当时的洪水暴发的情况，这些记载包括洪水暴发时间、洪水大小等情况，相当具体、详实。这些历史水文资料大多为郦道元实地考察收集而来，有的得之于古书记载，有的则得之于许多河流上的石人或测水石铭的记录，非常珍贵，对于我们今天研究洪水的发展变化规律，防汛救灾具有重要参考价值。
《水经注》对各种类型湖泊的记载也颇为详细，包括非排水湖。如蒲昌海（今罗布泊）、卑禾羌海（今青海湖）等；排水湖，如彭蠡泽（今鄱阳湖）、洞庭湖、叶榆泽（今云南洱海）等。人工湖，如芍陂、长湖等；以及沿海的泻湖，如“温水”的卢容浦、朱吾浦、四会浦、寿冷浦、温公浦等。郦道元还注意了湖泊与河流之间密切的水文关系，他多次指出：湖泊可以调节河流水量，洪水时，河流将洪水排入湖泊；旱季，湖泊又将洪水补给河流。这对于我们今天抗旱防涝、兴修水利很有启发。
在地质学方面，郦道元在《水经注》中对于流水在地质形成中的作用进行了阐述，初步具备了流水侵蚀、搬运和沉积作用的思想，在中国古代地质学史上占有重要地位。郦道元通过长期的观察，认识到水具有很强的侵蚀作用，能够穿石而过；而且他还解释了当时安喜县（今河北定州市东南）城角下出现成堆积木的缘由。他认为，在安喜县建城之前，曾暴发山洪，洪水中带有大量树木，由于洪水流速逐渐变慢、树木就沉积下来，堆积在低洼之处。以后又经过多次的泥沙沉积，将树木掩盖在下面，变成平地。后来又在平地上营建安喜县城，县城建成后经过若干时间，又出现山洪，冲毁了安喜县城的一角，露出了古代沉于此地的积木。这种解释非常恰当，显示了郦道元思想的卓越和深刻。
《水经注》中还记载了许多化石，包括古生物残骸化石和遗迹化石。记载的古生物残骸化石有：会稽的古脊椎动物残骸化石，渭水上游成纪县（今甘肃庄浪县）僵人峡的人类化石、湖南湘江流域石燕山的腕足动物壳体化石、湖南湘乡县的鱼化石等，描述非常具体、形象。《水经注》记载的遗迹化石有10多处，包括鹿、马、虎等动物遗迹化石和人类遗迹化石，具有较高的科学价值。
《水经注》中记载有温泉31个，对各个温泉的特点、水温、矿物质、生物等情况进行了比较详细的叙述。其中可以治病的温泉有12个，经常有许多人到那里治病。对各地温泉水温的记载尤为具体、详细，按照温度不同，从低温到高温分5个等级，依次为“暖”、“热”、“炎热特甚”、“炎热倍甚”和“炎热奇毒”。“炎热特甚”的温泉可以将鸡、猪等动物的毛去掉；“炎热倍甚”能使人的足部烫烂；“炎热奇毒”泉水可以将稻米煮熟。这些记载为研究我国地热变迁史提供了宝贵资料。对于温泉中的矿物质和生物，郦道元也分别予以具体叙述，如有的温泉有硫磺气，有的有盐气，有的有鱼等。
在生物方面，《水经注》对各个河流周围的动植物情况进行了记载。全书记载各种植物大约有140多种，并对各地植物生长情况进行了描述，如有的地方“树木茂密”，有的地方“多木无草”，有的地方“无水多草”，有的地方生长有“特种树木”等，非常形象具体。书中还对各地植物生长的地区性分布进行了记载，描述了我国东部湿润地区的沼泽植被、水生植被的情况和西北干燥地区的草原、荒原植被情况。书中记载的动物大约100多种，所记内容非常有特色。明确记载了动物的分布界线，指出某些动物超出了原来生活的范围界限就难以存活。对各地的特种动物进行了详细记载，如伊水的鲵鱼，若水的象、犀、钩蛇，叶榆河的猩猩、髯蛇，吊乌山的候鸟，河水的猴猿、野牛、野羊，长江的鳄鱼、交道县的犹猢，霍塘峡的猿等；这些记载具有很珍贵的价值。书中还多次记载了淡水鱼洄游的习性，是世界上记载淡水鱼类洄游的最早文献。
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