sông Thạch Hãn ng uồn từ dãy núi Trường Sơn ở phía Tây tỉnh Quảng Trị và đổ ra biển Đông qua Cửa Việt. Sông có lưu lượng dòng chảy trung bình năm khoảng 130 m³/giây. Sông có 37 phụ lưu, diện tích lưu vực 2.660 km². Ba phụ lưu chính là sông Vĩnh Phước, sông Rào Quán (phần thượng nguồn gọi là sông Đa Krông[1]), sông Cam Lộ (phần hạ nguồn gọi là sông Hiếu).[2]
Sông Thạch Hãn chảy qua phía Tây Nam thị xã Quảng Trị (thị xã được hình thành từ làng Thạch Hãn), đoạn rẽ nhánh của dòng Thạch Hãn là sông Vĩnh Định chảy qua phía Bắc thị xã, tại đây, sông bị chặn bởi đập An Tiêm nên lượng nước không lớn. Đoạn qua thị xã Quảng Trị sông rộng 150–200 m, là đường thủy nối liền Quảng Trị lên Ba Lòng, về biển Đông (Cửa Việt).
Từ khi công trình thủy lợi Nam Thạch Hãn hoàn thành (cuối thập niên 1970) thì dòng sông Thạch Hãn mùa hè cạn trơ đáy, có thể lội bộ qua sông đoạn thị xã Quảng Trị và nhiều đoạn khác; mùa lũ thì nước dâng cao ngập toàn thị xã do bờ kênh thủy lợi đồng thời là con đập chắn lũ làm ngập chỉ một phía bắc bờ kênh. Để giải quyết tình trạng này, năm 2006 chính quyền sở tại cho xây dựng các điểm tràn trên bờ đập kênh để chia lũ dòng sông.
Về tên gọi Thạch Hãn, nguyên tên trước là Thạch Hàn [石瀚] có thể được lý giải rằng do ở giữa nguồn có một mạch đá ngầm chắn ngang sông; mạch đá như mồ hôi tiết ra thành dòng chảy, tên sông đặt theo đặc điểm này nên mới có tên là Thạch Hãn. Theo Đại Nam nhất thống chí sông Thạch Hãn dài khoảng 170 dặm bao gồm cả đầu nguồn. Với độ dài như vậy nên lượng phù sa do sông tải đến không nhiều, trừ những ngày lũ lụt, nước thường trong xanh nhìn thấy đáy.
Sông Thạch Hãn từ xưa cho tới nay đều được coi là một con sông quan trọng, là huyết mạch giao thông đường thủy uốn lượn uyển chuyển qua cách lưu vực đồng bằng, các vựa lúa chính của tỉnh Quảng Trị như Triệu Phong, Hải Lăng làm cho giao thông đường thủy giữa các địa phương này rất thuận lợi. Con sông cũng có ý nghĩa về mặt thủy lợi, cung cấp nguồn nước cho các đồng bằng xanh tươi phía dưới hạ lựu thuộc các huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Thị xã Quảng Trị, nơi mà dòng sông đi qua.
Sách Đại Nam nhất thống chí viết: ... sông Thạch Hãn, từ nguồn Viên Kiều ở bảo Trấn Lao (Lao Bảo) chảy về Đông, đến tuần Ngưu Tất, có khe Trà Nê đến từ phía Bắc châu Lang Thìn (tức là phía Bắc Mường Phin, khoảng Sepone, Sa Van Na Khet ngày nay) chảy vào, lại chảy về phía Đông đến huyện Thành Hóa, có khe Tam Lưu từ phía Bắc chảy vào, quẹo tiếp về phía Đông, qua phía Bắc tỉnh thành Quảng Trị thì mang tên sông Thạch Hãn, đến ngã ba Cổ Thành chia làm hai nhánh:
Một nhánh chảy lên Đông Bắc đến ngã ba Phú Ông, gặp sông Ái Tử (Vĩnh Phước) ở phía Tây chảy vào, qua huyện Đăng Xương (tức Triệu Phong ngày nay), rồi ngã ba Đại Độ (tức ngã ba Tướng) gặp sông Điếu Ngao từ huyện Thành Hóa (Sông Điếu Ngao qua cửa Điếu Ngao, đến xã Cam Lộ thì gọi là sông
Cam Lộ.), rồi qua ngã ba Giáo Liêm đổ ra cửa Việt.
Một nhánh chảy xuống Đông Nam, chảy v
,
con sông dã diễn ra nhiều cuộc sông Thạch Hãn
