水系绝大部分位于内蒙古自治区东北部，除河源部分在河北省外，上游在内蒙古自治区的赤峰市境内，下游在内蒙古自治区哲里木盟境内。上游为山区，下游则是冲积平原。较大的支流有：西拉木伦河(是辽河的重要水源，多年平均径流10.02亿m3，75%枯水年的平均径流仍有7.684亿m3)、老哈河、教来河和乌尔吉木伦河。流域呈扇状，北、西、南三面为山区。西辽河干流长827km，流域面积131891km2，是内蒙古自治区农牧业较发达的地区之一。目前流域内共建有大、中、小型水库90多座，设计总库容41.2亿m3。其中，大型水库7座(红山水库是西辽河的最大已建水库，在西辽河防洪体系中防洪效益约占2/3以上，灌溉效益也居主要地位)，设计总库容为33.2亿m3，中型水库22座，设计总库容为6.7亿m3。建成666hm22以上的有4处，灌溉面积达36.6万hm2。西辽河流域多年平均年降水量为375.3mm，折合年降水量为495亿m3。西辽河多年平均流量85m3/s，年径流量26.7亿m3。汛期6～9月的径流量占年径流量的60%～70%。在地区分布上，上丰下贫，从老哈河上游的100mm，向下游递减至5mm以下(不产流区)。