Kurs Orinoko tworzy szeroki łuk, który otacza Tarczę Gujany. Źródło rzeki znajduje się w Cerro Delgado-Chalbaud, w górach Parima. Znajduje się ona na granicy Wenezueli i Brazylii, na wysokości 1 047 m (3 435 stóp) (02°19′05″N 63°21′42″W / 2,31806°N 63,36167°W / 2,31806; -63,36167). Rzeka może być podzielona na cztery odcinki:
- Górne Orinoko - 242 kilometry (150 mil) długości, od jego wód głownych do strumieni Raudales de Guaharibos. Odcinek ten płynie przez górzyste krajobrazy w kierunku północno-zachodnim.
- Środkowe Orinoko - 750 kilometrów (470 mil) długości. Pierwsza część tego odcinka ma ogólny kierunek na zachód. Spływa on do zbiegu z rzekami Atabapo i Guaviare w San Fernando de Atabapo. Następnie rzeka płynie w kierunku północnym wzdłuż granicy wenezuelsko-kolumbijskiej. Po obu stronach rzeki znajdują się góry Tarczy Gujany. Odcinek ten kończy się w Atures gwałtownie, w pobliżu zbiegu z Metą w Puerto Carreño.
- Dolne Orinoko - 959 kilometrów (596 mil) długości, z szeroką aluwialną równiną. Płynie w kierunku północno-wschodnim, od Atures gwałtownie w dół do Piacoa przed Barrancas.
- Delta Amacuro - 200 kilometrów (120 mil) długości. Tworzy ona dużą deltę, która opróżnia się do Zatoki Paryża i Oceanu Atlantyckiego.
Przy jego ujściu Orinoko tworzy szeroką deltę, która rozgałęzia się na setki rzek i dróg wodnych. Przepływają one przez 41.000 km2 (16.000 m²) bagiennych lasów. W najszerszym miejscu delta ta ma powierzchnię około 22 500 km2 (8 700 km2), a w najszerszym 370 km (230 km2). W porze deszczowej, Orinoko może pęcznieć na szerokość 22 kilometrów (14 mil) i głębokość 100 metrów (330 stóp).
U wybrzeży delty znajdują się Trinidad i Tobago, oddzielone od lądu stałym kanałem Columbus.
Główne rzeki w dorzeczu Orinoco
Większość ważnych rzek w Wenezueli to dopływy Orinoko. Największe z nich to rzeka Caroní, która łączy się z nią w Puerto Ordaz. Rzeka ta jest faktycznie połączona z Amazonką przez kanał Casiquiare. Jest to rozlewisko Orinoko, wpływające do Rio Negro, a następnie do Amazonii. To połączenie tworzy naturalny kanał pomiędzy Orinoco i Amazonką.
- Apure: od Wenezueli przez wschód do Orinoko.
- Arauca: z Kolumbii do Wenezueli na wschód do Orinoko.
- Atabapo: od Wyżyny Gujańskiej w Wenezueli na północ do Orinoko.
- Caroní: od Wyżyny Gujańskiej w Wenezueli na północ do Orinoko.
- Caura: od wschodniej Wenezueli (Guiana Highlands) na północ do Orinoko.
- Guaviare: z Kolumbii na wschód do Orinoko.
- Inírida: z Kolumbii na południowy wschód do Guaviare.
- Meta: z Kolumbii, granica z Wenezuelą na wschód do Orinoko.
- Ventuari: od wschodniej Wenezueli (Guiana Highlands) na południowy zachód do Orinoko.
- Vichada: z Kolumbii na wschód do Orinoko.