Ergene Havzası, Trakya'da, Ergene Nehri'nin su toplama havzasıdır. Tekirdağ, Edirne ve Kırklareli topraklarını kapsar, 12.438 km2 ile ülke alanının %1,6'sını oluşturur. Tanımlanmış ve sınırları belirlenmiş 25 Türkiye havzasından biri olan Meriç-Ergene havzasının bir bölümüdür.
Istranca Dağları'ndan doğan Ergene Nehri 283 km'lik akışı boyunca aldığı sanayi ve evsel atık sular nedeniyle debisi normalin 4 katına çıkar. Istrancalardan Ergene Deresi adıyla doğan akarsu KD-GB yönünde akar, Meriç Nehri ile birleştikten sonra Ege Denizi'ne dökülür. Akış boyunca güney ve kuzeyden pek çok dere Ergene'ye katılır. Kuzey sınırını 1000 m yüksekliğindeki Yıldız Dağları, güney sınırını Keşan-Malkara-Hayrabolu arasındaki yaklaşık 400 m'lik tepeler belirler. Havzanın ortalama yüksekliği 130 m civarıdır. Yarımada halinde olmasına rağmen havzada Trakya Karasal İklimi hakimdir. Yazlar sıcak ve kurak kışlar soğuk geçmektedir.
Havzanın en büyük sorunu su kirliliğidir. Ergene Nehri'nin suları, plansız sanayileşme, yanlış tarım uygulamaları ve başarısız atıksu yönetimi nedeniyle 4. sınıf (en kirli) kategorisindedir. Özellikle yağışlardan sonra taşkın zamanlarında tüm ova bu sular ile kirlenmektedir. Yeraltı suları açısından zengin olan havzada DSİ 1 179 su kuyusu açmıştır. Kurak geçen son 30-35 yılda artan sanayi ve nüfusun da baskısıyla yeraltı suyu seviyesi yılda ortalama 0,2-1,6 m düşmüştür.
Havza toprakları tarıma uygundur. Havzada toprak kullanım şekli şöyledir: %65 tarım toprakları, %26 orman-fundalık, %5 çayır-mera, %1,65. Havzada yoğun bir sanayi faaliyeti bulunur. 1995 yılında 643 olan sanayi tesis sayısı 2015'te 3409'a ulaşmıştır. Tesislerin %82'si Tekirdağ, %10'u Kırklareli, %8'i Edirne ilinde yer alır.