衡水段由南向北流经衡水市的故城、景县、阜城三县。
自南从故城县建国镇辛堤村入境，往北流经故城县75.2公里，于故城县夏庄镇东第三村进入山东省德州市德城区境内，婉转北流7.8公里，又入境流入景县留智庙镇叶园村，景县73.2公里，阜城30.65公里，至阜城县霞口镇张华雨村北入沧州市境。总流程为179.05公里，约占河北省全长的1/3左右。大运河衡水段是由卫运河和南运河组成，在全长179.05公里中，卫运河64.1公里，南运河114.95公里，属漳卫南运河系，俗称“卫运河—南运河”，故城县内称“卫运河”，景县、阜城县内称“南运河”。
