Im südlichen Teil Baden-Württembergs wird dieses Bundesland fast in seiner gesamten Breite von West nach Ost von der Donau durchzogen. Der Fluss hat auch in Baden-Württemberg seine Quellen. Beide Quellflüsse, die Breg und die Brigach, entspringen im zentralen Schwarzwald. Erst ab dem Zusammenfluss der zwei Quellflüsse trägt die Donau ihren Namen. Dieser Zusammenfluss befindet sich sehr nahe der Stadt Donaueschingen. Die Donau ist hier noch ein recht beschauliches Flüsschen, erreicht aber durch viele kleine Zuflüsse schon bei Tuttlingen und Sigmaringen die Breite eines kleinen Flusses. Landschaftlich ist der Verlauf der Donau in dieser Gegend sehr reizvoll und die Burg von Sigmaringen ziert dieses Bild wie ein eigens für den Fluss geschaffenes Schmuckstück. Bei Ulm verlässt die Donau das Territorium Baden-Württembergs, soll aber hier noch weiter begleitet werden auf ihrem Weg durch Deutschland.
Von Ulm aus bis nach Kehlheim ist die Donau mit Einschränkungen bereits Landeswasserstraße und von Kehlheim bis hin zur Grenze nach Österreich ist sie Bundeswasserstraße. Bis sie diese Grenze allerdings erreicht, wird die Donau durch eine Reihe von Zuflüssen gestärkt. Bereits bei Neu-Ulm fließt von rechts die Iller zu, ebenfalls von rechts bei Marxheim der Lech. Als nächster trägt die Isar nahe Deggendorf ihre Wasser in die Donau ein und schließlich der Inn in Passau. Linksseitig verbreitern bei Donauwörth die weniger bekannte Wörnitz, die Altmühl bei Kehlheim und schließlich Naab und Regen bei Regensburg den Fluss. Die Farbe der Donau wird durch diese Zuflüsse natürlich auch verändert. Am markantesten fällt diese Erscheinung in Passau ins Auge, wo zuerst die Ilz ihre moorbraunes Wasser von links in die bis dahin blaue Donau einträgt und wenig später der Inn von rechts grau-grüne Fluten einspeist. Noch ein gutes Stück sind diese drei verschiedenen Farben des Wassers gut zu beobachten, bis sie sich schließlich vermischen.
Neben den bereits genannten Städten besucht die Donau auf ihrem Lauf auch noch Neuburg, Ingolstadt und Straubing. Sie wird von Bauwerken wie der Erzabtei Beuron, dem Hohenzollernschloss in Sigmaringen, dem gotischen Münster in Ulm, der Abtei Weltenburg sowie der Befreiungshalle nahe Kehlheim, der Steinernen Brücke und dem St. Peter Dom zu Regensburg, der Walhalla nahe Donaustauf und dem St. Stephans Dom zu Passau gesäumt. Hinter Passau bildet die Donau noch für etwa 20 km die deutsch-österreichische Grenze, bevor sie bei Engelhartzell das deutsche Staatsgebiet verlässt.