つくば市玉取付近の田端を源に発し南南東に流れ、つくば市花園付近で流れを南東に変え、つくば市、土浦市を通り、阿見町の陸上自衛隊土浦駐屯地の北側で霞ヶ浦に注ぐ。水路の端は玉取にあるが、特に川幅が広くなるつくば市花室より下流を花室川と呼ぶ[2]。昔は、つくば市花園付近に花室大池という大規模なため池があり、花室川の水源の一つだった[3]が、現在は埋め立てられている。1968年に完成した土浦用水によって田畑の灌漑用の水が桜川から引き揚げられ、筑波研究学園都市の下を地下水路で通って一ノ矢付近で放水されるため、夏でも比較的水量が豊富である。
