長崎半島北部の隆起準平原のうち、星取山（標高270m）・唐八景（標高307m）・戸町岳（標高427m）・熊ヶ峰（標高569m）・兜岳（標高462m）に囲まれた西向きの斜面を流域とする。本流は大きくS字を描く。
本流は戸町岳東側の烏帽子岩から流れ出し、V字谷を作って北西方向へ流れ下る。V字谷が開けた地点には大正15年（1926年）に小ヶ倉水源池が作られた。
小ヶ倉水源池を出た水は、盆地に開かれた上戸町の住宅地に入り、南西へ流路を変える。川は小ヶ倉団地・ダイヤランドの東側へ外れ、住宅地から再び森林の中へ入る。ここに昭和62年（1987年）に鹿尾ダムが作られた。
鹿尾ダム以降も、両岸は森林に覆われた険しい谷が続くが、流れは緩やかである。三和町・磯道町では両岸が再び住宅地となる。長崎湾に注ぐ河口域は埋立・浚渫が進み、両岸は商工業用地として利用されている。
流域は森林と都市部が交互に連なり、多様な環境が形成されている。源流から小ヶ倉水源池周辺の森林は「市民の森」（長崎市民の森）の一部でもある。また流域各地にゲンジボタル生息地も点在する。河口近くの幅の広い護岸内には、干潮時に砂泥干潟が広がる。
