У межах республіки Дунай протікає лише своєю нижньою частиною - в основному Кілійським рукавом дельти і його розгалуженнями. За характером долини і русла він являє собою рівнинну річку. Нижче гирла Прута майже до м. Тулчі Дунай протікає в південно-східному напрямку. Лівий берег його в окремих місцях дещо підвищений, дно мулисте. Дещо вище Тулчі починається широка дельта. У Чорне море річка впадає трьома гирлами, кожне з яких в свою чергу розпадається на декілька рукавів. Українсько-румунський кордон проходить по головному гирлу Дунаю - Кілійському. З цього рукаву проходить дві третини всієї води, що надходить з Дунаю в Чорне море. Ширина Кілійського гирла в деяких місцях досягає 500 м, а глибина - до 50 м.
Спочатку Кілійський рукав тече по одному руслу. Потім до м. Вилкове він двічі галузиться на рукави, які омивають заплавні острови. Від Вилкове починається дельта Кілійського рукава, розгалужується на кілька проток. Між протоками утворюються великі острови, порослі очеретом з домішкою рогозу.
Води Дунаю несуть велику кількість мулу, внаслідок чого постійно відбувається наростання Кілійської дельти, утворення нових островів, зміна глибин в гирлах і занос деяких з них. Береги Дунаю в дельтових районах невисокі, але, як правило, круті і лише в окремих місцях пологі, болотисті. Прибережна м'яка рослинність розвинена слабо. Глибини в різних рукавах - від 5-7 до 13 м.
Рівень води в дельті Дунаю змінюється в результаті впливу нагінних і згінні вітрів. Ці коливання можуть досягати 60 см. Швидкість течії становить 30-40 см / с. Всі рукава гирла при впадінні в море розливаються в мілководні дельтові затоки шириною 2-3 км і глибиною 0,5-1,5 м, в окремих випадках - 2 м. Сольовий режим тут мінливий у зв'язку з коливаннями величини стоку річки і вітрових течій.
Найбільш цінними видами риб у гирлах дельти Дунаю, крім прохідних осетрових (білуга, осетер, севрюга) та оселедцевих (оселедець, пузанок), є сом, сазан, жерех, лящ, густера, рибець, судак. Відносно часто зустрічаються стерлядь, плотва, краснопірка, лин, карась, окунь, підуст, піскар, уклея, рідше - в’язь, вусань, чехоня, щука, минь і деякі інші.
