幼发拉底河的正源是卡拉苏河，又名“非腊特河”，位于土耳其东部；发源于埃尔祖鲁姆以北约23公里的山地，向西南流约470公里，在克班以北8公里与穆拉特河汇合后称为幼发拉底河。
穆拉特河是位于土耳其东部的另外一条河流，同样也是幼发拉底河的源头，是幼发拉底河的主要河源之一。穆拉特河发源于大阿勒山西南约64公里，凡(Van)湖以北，向西流约610公里，在克班以北8公里与幼发拉底河正源卡拉苏河汇合。
习惯上，卡拉苏河和穆拉特河会合以后才开始称其为幼发拉底河。
换个说法，幼发拉底河发源于土耳其亚美尼亚高原，安纳托利亚的山区，依赖高山融雪和山区降雨补给，水量较为丰富，但因为沿途蒸发、渗漏和大量灌溉，至中下游水量骤减。
按照流经的国境分类来看：
第一段：土耳其境内
幼发拉底河先自东北向西南流。
第二段：叙利亚境内
在流出克班湖后向南流，在比雷吉克以南进入叙利亚，斜贯叙利亚东北部400千米后进入伊拉克。在这一段，至梅斯克内附近转向东南流,沿途接纳拜利赫河、哈布尔河等支流。
第三段：伊拉克境内
河流自西北向东南，入境伊拉克之后，在希特附近流入美索不达米亚平原，自此没有常河流支流。到伊拉克欣迪耶附近分成两支：东支希拉河、西支欣迪耶河；河流沿岸形成伊拉克重要灌溉农业区，并从穆赛伊布到萨马瓦之间分为两支，北支另名希拉河，长约190千米，流经希拉城「即巴比伦城」；南支另名欣迪耶河，长约210千米，流经欣迪耶城。从希特到库尔纳，在平原上流程约为700余千米。自希特以下可通汽船，航程近900千米。两支分流100多千米之后在塞马沃附近再次汇合，继续向东南流，到古尔奈与底格里斯河汇合，之后进入阿拉伯河。于法奥附近流入波斯湾。
按照河流经过地形来看：
(1)幼发拉底河上游段，从两条主支流∶北面的支流卡拉苏（Korasuyu, 即混水）河和东面的支流穆拉特（Murat, 即清水）河开始。这两条河源出亚美尼亚高原，河谷宽窄夹替，深峡迭现，于埃拉泽(Elazig)镇西北约50千米处合流。由此高原上汇合而成的幼发拉底河本身继续以极大的曲折迂回于土耳其南部的托罗斯（Taurus）山脉高大的群山之间，流至叙利亚高原上的土耳其萨姆萨特(Samsat)村处，水面降落近300米。
(2)幼发拉底河中游段，自叙利亚高原上的土耳其萨姆萨特到伊拉克低地的希特（Hit），长近1500千米。该河谷为典型陡坡型，切入高原表面深度达数百尺，漫滩宽度为3-6千米不等。在该中游段，幼发拉底河各主要支流，包括哈布尔（Al-Khabur）河在内，汇合于干流。
(3)幼发拉底河下游段，从叙利亚高原上深邃的山谷中流出而出现于希特，在伊拉克平原上拓宽，流量减少，流速放慢。该区气候干燥，河水因河面和漫滩蒸发以及灌溉而大量损失。三角洲平原上沉积有大面积沉积物，且排水不畅，并有大量的辫流。沼泽和永久浅湖形成，吸收了幼发拉底河的颇大流量，并使之随季节而变化。
从希特到穆赛伊卜（Al-Musayyib）为单一河道。在两地之间的费卢杰（Al-Fallujah）幼发拉底河离底格里斯河，并且自古以来即为像今日的巴格达这样的城市所依托。该河自穆赛伊卜以下分成两条支流，一为东面的希拉河（Al-Hillah），即前干流河道；另为西面的欣迪耶河（Al-Hindiyah），即今干流河道。此二支流在离其开端175千米的塞马沃（As-Samawah）附近重新汇合成单一河道，延伸至纳西里耶（An-Nasiriyah）。在此幼发拉底河分成众多水道，并伸入滩地和哈马尔（al-Hammar）湖，并在此湖东端与底格里斯河汇合。从此处往前，两河汇流而成的阿拉伯河，流经193千米注入波斯湾。
幼发拉底河的水文特征：径流量小，含沙量小，无结冰期
分析：
1. 上游受西风带影响，冬季降水量大，冬季径流量大；
2. 下游流经热带沙漠气候区，降水量少，蒸发作用强，农业用水量大，径流量小。
3. 水量集中在11—次年4月（冬季水量大）。
