Son bassin versant a une superficie de 727 km². Sa partie supérieure est située dans le département du Var, le reste dans les Bouches-du-Rhône.
La vallée de l'Arc et celle de l'Argens, qui part à l'opposé vers l'est, occupent une dépression de direction est-ouest formée entre la Sainte-Victoire et les plateaux du Haut-Var d'une part, la Sainte-Baume et le massif des Maures d'autre part.
Elles constituent ensemble un couloir de communication important entre la vallée du Rhône et la Côte d'Azur, emprunté notamment par la route nationale 7 et l'autoroute A8.
Les risques d'inondation (jusqu'à 700 m/s), très présents dans le bassin, sont aggravés par un développement urbain parfois imprévoyant. La surface de la zone inondable de l'Arc est estimée à 1040 ha pour une crue décennale. La ville d'Aix-en-Provence est notamment concernée. Le soir du 22 septembre 1993, des pluies diluviennes touchent Aix-en-Provence, l'Arc et la Torse entrent en crue et causent la mort d'une personne.