Ucayali er ei elv i Peru. Den er ei tilløpselv til Amazonas, og har sitt utspring (som Apurímac) rundt 110 kilometer nordvest for Titicacasjøen. Selve Ucayali begynner ved byen Atalaya, ved samløpet mellom de to tilløpselvene Tambo (Apurímac) fra vest og Urubamba fra øst. Rundt 100 km sør for byen Iquitos løper Ucayali sammen med Marañón og danner Amazonas. Den er 1 600 km lang, med et nedbørfelt på 337 519 km² og en middelvannføring ved munningen på 12 600 m³/s.
Ucayali er Amazonas' fjerneste kildeelv, med en samlet lengde på 2 669,9 km, regnet fra Apurímacs kilder ved fjellet Nevado Mismi, til samløpet mellom Ucayali og Marañón. Apurímac skifter navn til Ene og deretter Tambo før samløpet med Ucayali, og de fire elvenes lengde hver for seg er: Apurímac – 730,7 km, Ene – 180,6 km, Tambo – 158,5 km og selve Ucayali – 1 600,1 km.
Elveløpet er svingete og sterkt meanderende. Bredden varierer fra 400–1 200 meter, og elveløpet inneholder et stort antall øyer. Strømhastigheten ligger rundt 5–6 km/t, og det finnes alltid en kanal på 20–50 meters bredde, med en minimumsdybde på 1,5 meter. Det finnes fem trange passasjer, på grunn av flåter av døde trær og tømmer. Noen steder har enorme steiner falt fra fjellene og ned i elveløpet og forårsaker store virvelstrømmer.
Elva fører med seg en stor mengde sedimenter, og bidrar sammen med elva Madeira med storparten av sedimenttransporten inn til Amazonas.
Den største byen ved elva er provinshovedstaden Pucallpa. Lengre nedstrøms ligger byen Requena, hvor sideelva Tapiche munner ut.
Ucayali ble først kalt San Miguel, deretter Ucayali, Ucayare, Poro, Apu-Poro, Cocama og Rio de Cuzco. Peru har gjennom tidene utstyrt mange ekspedisjoner for å utforske elva. En av dem (i 1867) hevdet å ha vært kun 380 km fra Lima, og den lille damperen «Napo» kjempet seg 124 km gjennom de sterke strømmene fra Ucayalis samløp med sideelva Pachitea til samløpet mellom Tambo og Urubamba. «Napo» lyktes deretter i å seile 56 km oppover tilløpselva Urubamba, til et punkt 320 km nord for Cuzco.
I resten av Urubamba er båttrafikk ikke mulig på grunn av stryk og andre hindringer, som vist av Bosquet i 1806 og Castelnau i 1846. Torres, som utforsket Alto Ucayali (Øvre Ucayali) for den peruanske regjeringen, ga den ei lengde på 300 kilometer, regnet fra munningen av Pachitea til samløpet mellom Tambo og Urubamba.