Die Ilmenau ist ein Zusammenfluss von Gerdau und Stederau in Uelzen, Ortsteil Veerßen. Bei Winsen (Luhe), Ortsteil Hoopte, mündet sie nach 107 Kilometern in die Elbe.

Mit ihren Nebenbächen ist die Ilmenau südlich von Lüneburg Flora-Fauna-Habitat (FFH-Schutzgebiet). In dem Naturschutzgebiet kommen am und im Fluss bestandsbedrohte Tierarten wie die Grüne Keiljungfer, eine Libellenart, und die Bachmuschel vor. Auch stellt der Fluss einen potenziellen Lebensraum des Fischotters dar.

Der Verlauf zwischen Uelzen und Lüneburg ist zudem, ausgenommen einiger Stadt- und Siedlungsbereiche, als Landschaftsschutzgebiet ausgewiesen. Im Kreis Lüneburg steht sie ab Grünhagen unter Naturschutz.