松花江有南北二源，南源松花江（西流松花江），是松花江正源，发源于东北屋脊长白山主峰长白山天池，海拔高程2744m，全长795公里，流域面积78180平方公里，占松花江流域总面积的14.33%。它供给松花江39%的水量。松花江上游又有两源：南源头道江、北源二道江，均发源于长白山。两源在吉林靖宇县两江口相汇以后始称松花江。北源二道江的上源又有五道自西向东排列的白河，其中二道白河源出长白山天池，是松花江的正源。松花江上中游河谷狭窄，水量大，落差大，水力资源丰富。
北源松花江（南流松花江），即嫩江，是松花江最大支流。嫩江发源于大兴安岭伊勒呼里山，自北向南流至三岔河，全长1 379公里，流域面积28.3万平方公里，占松花江总流域面积的51.9﹪；流量占松花江干流的31﹪。嫩江发源于大兴安岭支脉伊勒呼里山中段南侧，源头称南瓮河，河源高程1030m，自河源向东南流约172km后，在第十二站林场附近与二根河会合，之后称嫩江。嫩江接纳了许多发源于大小兴安岭的支流，主要有甘河、诺敏河、雅鲁河、绰尔河、洮儿河、科洛河、讷漠尔河、乌裕尔河等，组成树枝状的水系。它在嫩江县以上河段，两岸高山陡峻，水流湍急，属于山间溪流性质河段；嫩江县以下，地势渐平；进入松嫩平原，江面逐渐开阔。