Die Altmühl entspringt im Norden nahe Rothenburg ob der Tauber und fließt in südöstlicher, später östliche Richtung durch Bayern um nach 227 km bei Kelheim in die Donau zu münden. Im oberen Verlauf fließt sie neben dem Altmühlsee; bei Hochwasser der Altmühl wird hier eine Teil des Wassers in den See übergeleitet, der als  Wasserreservoir für die Donau-Main-Überleitung genutzt wird. Vor der Mündung fließt die Altmühl die letzten 34 km durch den Main-Donau-Kanal.

Der Naturpark Altmühltal beginnt in Treuchtlingen und endet in Kehlheim.  Neben dem eigentlichen Altmühltal gehören auch die umliegenden Regionen von Pleinfeld im Norden bis Donauwörth im Südwesten dazu.

Der Naturpark Altmühltal ist besonders für seine Fossilien bekannt. Bereits 1860 wurden in Solnhofen die ersten Abdrücke des Archaeopteryx entdeckt. Bis heute sind zahlreiche Fossilien von den vor 230 Millionen Jahre lebenden Dinosauriern gefunden worden. Ein Blick zurück in die Urzeit kann man im  Dinosaurier Museum Altmühlpark mit lebensgroßen Rekonstruktionen wagen.
Neben dem Kanufahren auf der Altmühl ist die Region bei Wanderen und Radfahren besonders beliebt.