「下水道法」（昭和33年法律第79号）に基づく下水道の一つ。一言で言えば、複数の市町村にまたがる河川、湖などの水域の水質をきれいに保つために、市町村の枠を越え、広域的かつ効率的な下水の排除、処理を目的としたものである。
多数の市町村の区域にまたがり、流域単位に都道府県が設置する。その区域内の公共下水道から下水をうける感染管渠と終末処理場からなる（同法第2条第4号）。この場合の終末処理場を持たず、流域下水道に接続する「公共下水道」を「流域関連公共下水」という。
東京都では、多摩川流域下水道及び荒川右岸東京流域下水道の二つの流域下水道事業を実施している。
〈小口〉