Der Nord-Ostsee-Kanal (NOK, engl. Kiel Canal) verbindet die Nordsee mit der Ostsee. Der Kanal erspart den Schiffen den längeren Weg durch das Skagerrak um die Nordspitze Dänemarks. Der knapp 99 km lange Kanal durchquert Schleswig-Holstein von der Elbmündung an der Nordsee bis zur Kieler Förde an der Ostsee und ist die meist befahrene künstliche Wasserstraße der Welt. Die heutige Bundeswasserstraße wurde 1895 als Kaiser-Wilhelm-Kanal eröffnet und trug diesen Namen bis 1948.
Der Kanal gehört zu den spiegelgleichen Seekanälen und wird an beiden Enden durch Schleusen gegen die wechselnden Wasserstände (verursacht durch Gezeiten oder Windstau) der Nordsee und der Ostsee abgeschlossen. Die Endpunkte befinden sich in Brunsbüttel an der Elbe und in Kiel, Stadtteil Kiel-Holtenau in der Kieler Förde. Sie liegen 98,637 Kilometer auseinander (Luftlinie 85,5 km).
Dabei durchquert der Kanal mehrere Landschaftszonen Schleswig-Holsteins. Zunächst durchquert er die Marsch und durchschneidet dann einen Geestrücken. Bis Rendsburg orientiert sich der Kanal an der Eiderniederung und erreicht dann das östliche Hügelland. Wichtigste Hafenstadt im Verlauf des Kanals ist Rendsburg. Nordöstlich von Rendsburg verläuft der Kanal eine Weile lang durch das alte Flussbett der Eider. Zwischen Rendsburg und Kiel bildet der Kanal die Grenze zwischen den Landesteilen (Süd-) Schleswig und Holstein.
Der Kanal entwässert ein Gebiet von 1.580km² wovon 250 km² durch Schöpfwerke künstlich entwässert werden. Dabei fließen zwischen 4m³/s und 190m³/s in den Kanal, im Schnitt sind es 20m³/s. Das Wasser fließt vor allem bei Brunsbüttel in die Elbe.
Im Gegensatz zu flacheren Binnenkanälen sind im Nord-Ostsee-Kanal nur die Uferbereiche zwischen ein Meter über bis zwei Meter unter dem Wasserspiegel geschützt. Dabei liegen 15 bis 50 Kilogramm schwere Steine auf einer 30 bis 50 Zentimeter dicken Kiesschicht. Auf weichen Untergründen wie Torf oder Klei liegen diese auf einer Buschmatte, um das Gewicht optimal zu verteilen. Um den Kanal schiffbar zu halten, werden jährlich 6,5 Millionen m³ Nassschlick in Brunsbüttel ausgebaggert, im restlichen Kanal noch einmal 0,1 Millionen m³ Erosionsmaterial. Der Einsatz der Bagger birgt dabei zum einen ein Kollisionsrisiko für den Schiffsverkehr, zum anderen scheint auch insbesondere der Einsatz von Saugbaggern die Ökologie des Kanals empfindlich zu stören.
Acht Straßen und vier Eisenbahnlinien überqueren den Nord-Ostsee-Kanal auf insgesamt zehn Brücken, dreizehn Fahrzeug- und eine Personenfähre ermöglichen den Transport auf die andere Seite, und bei Rendsburg existieren ein Straßen- und ein Fußgängertunnel. Bekannt ist die in Rendsburg befindliche Eisenbahnhochbrücke mit der darunter hängenden Schwebefähre. Alle Brücken haben die gleiche Durchfahrtshöhe von 42 Metern für die Schifffahrt, weil der Kanal beim Bau für die Linienschiffe der Deutschlandklasse der kaiserlichen Marine ausgelegt wurde.