Hệ thống sông Hương có lưu vực dạng hình nan quạt với diện tích lưu vực 2.830 km2, chiếm gần 3/5 diện tích tự nhiên của tỉnh, chiều dài sông 104 km. Hệ thống sông Hương có 3 nhánh sông chính: Sông Bồ, sông Hữu Trạch và sông Tả Trạch (dòng chính). Các nhánh sông chính này đều bắt nguồn từ khu vực núi trung bình thuộc huyện A Lưới, Nam Đông chảy qua các huyện Phong Điền, Hương Trà, Nam Đông, thành phố Huế, huyện Hương Thủy (nay là Thị xã Hương Thủy) và cuối cùng chảy vào phá Tam Giang. Theo đặc điểm hình thái dòng chính của hệ thống sông Hương có thể tách thành hai đoạn sông: đoạn chảy qua đồi núi và đoạn sông chảy qua đồng bằng duyên hải. Đoạn sông chảy qua đồi núi thường có đáy sông dốc, nhiều thác ghềnh, không bị ảnh hưởng triều. Vào mùa lũ lưu lượng, vận tốc, mực nước đều rất cao, ngược lại trong mùa cạn các đặc trưng thủy văn này đều đạt giá trị rất thấp, lòng sông lộ nhiều cuội sỏi, đá tảng. Trên đoạn sông chảy qua vùng đồng bằng dòng sông hiền hòa, chảy quanh co và bị ảnh hưởng mạnh của thủy triều và độ mặn. Ngoài các nhánh sông tự nhiên, còn có các sông đào nối sông Hương với sông Bồ, nối sông Hương với đầm Cầu Hai, nối sông Bồ với phá Tam Giang.
Sông Bồ: bắt nguồn từ vùng núi có độ cao tuyệt đối khoảng 650m ở phía Đông A Lưới, chảy qua lãnh thổ Hương Trà, Phong Điền theo hướng Nam - Bắc cho đến phía dưới ngã ba hội lưu với Rào Tràng, từ ngã ba đó đến Phú Ốc sông chuyển hướng Tây Nam - Đông Bắc, sau đó sông lại chuyển hướng Đông cho tới chỗ hội lưu với sông Hương ở ngã ba Sình. Chiều dài dòng chính sông Bồ tính đến Cổ Bi là 64km, đến ngã ba Sình là 94km. Diện tích lưu vực tính đến Cổ Bi là 720km2, đến ngã ba Sình là 938km2. Độ dốc đáy sông trong vùng đồi núi đạt 10,2m/km, độ dốc bình quân chung là 6,9 m/km.
Sông Hữu Trạch: Bắt nguồn từ nơi có độ cao khoảng 500m ở vùng núi thấp phía Đông A Lưới - Nam Đông, chảy theo hướng Nam Bắc cho đến Bình Điền, từ Bình Điền sông đổi sang hướng Tây Nam - Đông Bắc và cuối cùng hội nhập với sông Tả Trạch ở ngã ba Tuần. Tính đến ngã ba Tuần chiều dài dòng chính là 51km, diện tích lưu vực là 729km2 và độ dốc bình quân lòng sông chính là 9,8 m/km.
Sông Tả Trạch: Là nhánh sông chính bắt nguồn từ vùng núi trung bình huyện Nam Đông với độ cao tuyệt đối 900m. Sông chính chảy theo hướng chung Nam Đông Nam - Bắc Tây Bắc cho tới ngã ba Tuần thì hội nhập với sông Hữu Trạch và trở thành sông Hương. Từ đây sông Hương uốn lượn quanh co qua kinh thành Huế và đến Bao Vinh lại chuyển hướng Tây Nam - Đông Bắc để rồi sau đó hội lưu với sông Bồ tại ngã ba Sình trước khi đổ ra phá Tam Giang và chảy ra biển theo hai cửa Thuận An và Tư Hiền. Tính đến Dương Hoà, chiều dài dòng chính là 54km, diện tích lưu vực là 717km2 và độ dốc bình quân lòng sông chính là 16,5m/km. Nếu tính đến nơi đổ ra phá Tam Giang, sông chính có chiều dài là 104km, diện tích lưu vực là 2.830km2 và độ dốc bình quân lòng sông là 8,65m/km.
Theo Địa chí Thừa Thiên Huế - Phần Tự nhiên
(Nhà Xuất bản Khoa học xã hội - năm 2005)