La cuenca del río Valdivia es el espacio natural comprendido por la cuenca hidrográfica del río Valdivia, un espacio compartido por Argentina y Chile.
[1]: 17 La cuenca desemboca al océano Pacífico cuando deja tras sí la ciudad de Valdivia.
Siguiendo el sentido de los punteros del reloj, limita a su noroeste con las pequeñas cuencas costeras entre límite regional y Río Valdivia (ítem 100 del inventario de cuencas de Chile), luego derechamente al norte con la cuenca del río Toltén, hacia el este la superficie de la cuenca se extiende más allá de la frontera internacional y, en Argentina, limita al norte y al este con la cuenca del lago Lolog y su emisario el río Quilquihue.
En Chile otra vez, deslinda hacia el sur con el ítem 103 llamado cuenca del río Bueno pero que incluye también pequeñas cuencas costeras ubicadas al suroeste del Valdivia.
En territorio chileno los extremos de la cuenca alcanzan las coordenadas geográficas 39°20′ S, 40°18′S, 71°13′W y 73°23′ O.
En territorio argentino está ubicada la ciudad San Martín de los Andes.
Por el contrario, las zonas amarillas indican que durante ese tiempo el agua caída puede ser evaporada por el calor del sol.
El año 2004 se produjo un desastre ambiental en el Santuario de la naturaleza Carlos Anwandter.
[7] La cuenca del río Serrano fue la primera en Chile en quedar bajo la protección de una NSCA.