Длина — 228 км, площадь бассейна — 3480 км²[3], по другим данным, длина — 237 км, площадь водосбора — 3350 км²[4]. Бо́льшая часть русла (149 км) и бассейна (2140 км²) — в пределах Подмосковья[5].
Берёт начало на Среднерусской возвышенности, из родника близ урочища (бывшая деревня) Мелеховка Тульской области[4][6][7]. Течёт в живописной долине преимущественно в широтном направлении по холмистой безлесной местности. По верхнему течению Осетра — выходы известняка.
Впадает в Оку выше Коломны, напротив села Акатьево. Река несудоходна. На реке стоят город Зарайск и рабочий посёлок Серебряные Пруды[6].
Питание преимущественно снеговое. Замерзает в ноябре, вскрывается в конце марта — апреле[8]. Среднегодовой расход воды в 42 км от устья — 12,7 м³/с, что соответствует объёму стока 0,4 км³/год[6].
В реке обитают карп, сазан, голавль, лещ, линь, пескарь, язь, плотва, жерех, густера, судак, щука, окунь, ёрш, уклейка[6].
По данным Государственного водного реестра России, относится к Окскому бассейновому округу. Речной бассейн — Ока, речной подбассейн — бассейны притоков Оки до впадения Мокши, водохозяйственный участок — Ока от города Каширы до города Коломны, без реки Москвы[3].