水川镇地处黄河西岸河谷台地，地势由东南向西北倾斜。境内最高点海拔1788米，最低点海拔1444米。

水川镇属温带大陆半干旱气候。年降雨量255毫米，日最大降水量40毫米，年日照时间2756.5小时，无霜期165天，年绝对最低温度-17.1℃，最高温度33.2℃，年平均气温9℃，年积温3100℃，最大冻土深度为1米，全年多风，春天尤多，最大风速达25米/秒，风向以北风及东北风为主。

水川镇有黄河自西向东从大峡入境，由东北穿境后，从乌金峡出境，流程28.5千米，最大流量为1800米/秒，流域面积约140平方千米。

水川镇主要自然灾害为干旱、霜冻、冰雹等。

2011年末，水川镇总人口24564人。总人口中，男性12719人，占51.8%；女性11845人，占48.2%；14岁以下2735人，占11.1%；15—64岁，17717人，占72.1%；65岁以上4112人，占16.8%。人口均为汉族。2011年，人口出生率4.14‰，人口死亡率3.85‰，人口自然增长率0.29‰。人口密度为每平方千米139.9人。

截至2018年末，水川镇户籍人口为24616人。

2018年，水川镇有工业企业26个，其中规模以上3个，有营业面积超过50平方米以上的综合商店或超市7个。

2021年4月28日，入选农业农村部、财政部“2021年农业产业强镇创建名单”。

2011年，水川镇农业总产值达2.1亿元。粮食作物以小麦、玉米为主。2011年，粮食总产量达到5000吨，人均206.5千克。主要经济作物以林果、反季节林果、日光温室大棚蔬菜为主。蔬菜种植面积达到16700亩。畜牧业以饲养生猪、牛、家禽为主。2011年，生猪饲养量8万头，牛饲养量1000头以上，家禽年饲养量11万羽。

2011年末，水川镇有商业网点160多个，职工480多人；2011年，社会商品销售总额达6000多万元。2011年末，水川镇农家乐经营数达到15户，共计接待游客2万人次，创旅游收入75.6万元。

2011年末，水川镇金融机构各类存款余额3亿元，比上年增长20%；各项贷款余额1757万元，比上年增长20%。

2011年末，水川镇有学前班14个，在园学生227人，专任教师28人；初级中学1所，小学10所，学前教学点10个，在校生3480人，教学班76个，教职工231人。其中本科学历110人，大专学历106人，中师学历9人，高中阶段学历6人；市、区级骨干教师12人，教师合格率及学历合格率均达100%。主要学校白银市四中为初级中等学校，教学班9个；教学班3个；共有教职工66人。其中，本科学历44人，专科学历22人；中学高级教师9人，中学一级教师57人。

2011年末，水川镇有综合文化文化站1个，村级文化活动中心13个，各类图书室13个，建筑面积400平方米，藏书1.2万余册。2011年末，水川镇有学校篮球场10个，村级篮球场13个。经常参加体育活动的人员占常住人口的60%以上。

2011年末，水川镇有卫生院1个，村卫生所13个；卫生院建筑面积1500平方米，设有床位25张，专业卫生人员41人，其中副主任医师1人、主治医师3人、主管护士1人，其他人员36人。2011年，医疗机构（门诊部以上）完成诊疗7.26万人次。新型农村合作医疗参合人数23736人，参合率98%。

2011年，水川镇农村最低生活保障户数1062户，人数2436人，支出209万元，比上年增长11.1%。民政部门资助参加合作医疗支出15.06万元；发放粮食直补资金11.3万元，农资综合直补资金103.2万元。

水川镇境内有324县道经过。

水川镇因处黄河之滨的Ⅰ、Ⅱ级阶地，水丰川平而得名。

2022年11月，入选第二批全国乡村旅游重点镇（乡）名单。