怀柔水库平均水深6米，最深处10米。
怀柔水库位于潮白河支流怀河山峡出口、怀九河与怀沙河交汇处。
怀河主要流经北京市怀柔区境内。怀柔水库以上，由怀九河、怀沙河两条支流组成。怀九河、怀沙河原在县城西汇合后。1958年修建怀柔水库，两支流汇合于水库，出库后为怀河，贯穿怀柔区，过史家口南入潮白河，怀河曾称西大河、朝鲤河、七渡河。
怀柔水库建成后，改为怀河。怀河全长以最长支流怀九河上源计为80.9公里，怀柔境内64公里；流域面积1042.6平方公里，怀柔境内578.3平方公里，河床纵坡2.1－2.4/1000。修建怀柔水库后，怀河下游仍负担怀柔水库的泄洪任务。
