Река Кулунда располагается в бессточной области Обь-Иртышского междуречья. Она вытекает из небольшого болота в 2 км к северу от села Усть-Мосиха Ребрихинского района Алтайского края. Впадает двумя рукавами в озеро Кулундинское. Длина реки 412 км, площадь бассейна 12400 кв. км.
Самые крупные притоки: Ермачиха (левый, длина 37 км), Солоновка (правый, длина 37 км), Черемшанка (правый, длина 56 км), Прослауха (правый, длина 78 км), Чуман (правый, длина 88 км). Водосбор имеет равнинный характер и расположен на Приобском плато и Кулундинской низменности. С северо-востока на юго-запад он пересечен ложбинами древнего стока. На водосборе реки Кулунды отмечено 850 озер с общей площадью зеркала 1160 кв. км.
В верхней части (до с. Овечкино) долина проходит по Кулундинскому ленточному бору. В среднем и нижнем течении формируется обширная заболоченная пойма, между селами Вознесенским и Софроново широко распространены пойменные болота-займища, имеющие общую площадь около 125 кв. км. В период половодья пойма аккумулирует значительную часть талых вод, отдавая их постепенно в течении лета. Половодье в верхнем течении высокое и непродолжительное (30—40 дней), ниже оно сильно растянуто (до июля). Максимальный подъем уровня воды 2—3 м. Дождевые паводки редки (1 раз в 10 лет) и невысоки (0,2—0,3 м). Зимой река перемерзает на перекатах. Под влиянием хозяйственной деятельности сток в устьевой части (ниже с. Шимолино) значительно снизился и осуществляется только в период половодья (апрель—июнь). По бассейну р. Кулунды проходит трасса Кулундинского магистрального канала. Она пересекает реку в районе с. Андроново.