C'est à Kwamouth, à environ 200 kilomètres en amont du Pool Malebo, que la Kasaï achève son parcours en se jetant dans le fleuve Congo, dont elle est le principal affluent méridional. Son bassin versant, une vaste étendue de près de 885 000 kilomètres carrés couvrant une partie de l'Angola et de la RDC, représente à lui seul environ un quart des ressources en eau douce du pays. Cette gigantesque artère est alimentée par un réseau de tributaires majeurs, parmi lesquels la Kwango, la Sankuru et la Lulua, qui contribuent à sa puissance. À son embouchure, son débit moyen  atteint environ 11 500 mètres cubes par seconde, un volume qui représente près d'un cinquième de celui du fleuve Congo, ce qui la place parmi les dix plus grands affluents du monde.

Les biomes du bassin de la Kasaï varient de la savane tropicale en amont à la forêt tropicale humide en aval, avec des températures restant chaudes tout au long de l'année. Les précipitations annuelles y sont significatives, de l'ordre de 1000 à 1500 mm, et dictent le régime hydrologique de la rivière. Des études ont mis en évidence des fluctuations marquées de ce régime sur la période 1940-1999, avec une tendance générale à la baisse et des variations cycliques sur des échelles de temps allant de 2 à 16 ans, principalement influencées par les précipitations. Plus récemment, des modélisations climatiques ont prévu une possible diminution du débit moyen annuel de la rivière d'ici la fin du siècle, avec des conséquences potentielles sur la production hydroélectrique et la disponibilité de l'eau.

La Kasaï abrite un écosystème riche, particulièrement dans les zones de forêt équatoriale qu'elle traverse. Ses eaux sont un sanctuaire pour de nombreuses espèces de poissons, dont des mormyridés, des cichlidés, et le redoutable tigre-goliath (Hydrocynus goliath), un prédateur pouvant atteindre 1,5 mètre de long et peser 50 kilogrammes. Sur ses berges, la végétation luxuriante, composée de graminées comme le Saccharum spontaneum et de nombreux arbres, joue un rôle important dans la prévention de l'érosion.

Axe de vie et de développement, la Kasaï est d'une importance économique capitale pour les populations locales. Historiquement utilisée pour le commerce, elle reste aujourd'hui une voie de navigation essentielle, permettant le transport de marchandises et de personnes, notamment sur le tronçon fluvial de 820 kilomètres entre Kinshasa et Ilebo. Ses plaines alluviales fertiles favorisent une agriculture prospère de maïs, de manioc et de riz, tandis que son sous-sol recèle l'une des plus riches concentrations de diamants au monde, approvisionnant une part significative du marché, à commencer par celui de la Belgique. Cette manne économique a toutefois un coût environnemental considérable.

En août 2021, une catastrophe écologique majeure a frappé la rivière lorsqu'une entreprise minière angolaise, Catoca Mining, a provoqué une pollution massive aux eaux usées. Les eaux de la Kasaï et de sa rivière-affluent, la Tshikapa, se sont teintées de rouge, entraînant la mort de poissons et d'hippopotames, et affectant près d'un million de personnes avec des milliers de cas de maladies diarrhéïques et cutanées. Cet événement a mis en lumière la fragilité de cet écosystème face aux pressions minières, malgré les initiatives judiciaires et diplomatiques pour obtenir réparation.