幼發拉底河的正源是卡拉蘇河，又名“非臘特河”，位于土耳其東部；發源于埃爾祖魯姆以北約23公里的山地，向西南流約470公里，在克班以北8公里與穆拉特河匯合后稱為幼發拉底河。
穆拉特河是位于土耳其東部的另外一條河流，同樣也是幼發拉底河的源頭，是幼發拉底河的主要河源之一。穆拉特河發源于大阿勒山西南約64公里，凡(Van)湖以北，向西流約610公里，在克班以北8公里與幼發拉底河正源卡拉蘇河匯合。
習慣上，卡拉蘇河和穆拉特河會合以后才開始稱其為幼發拉底河。
換個說法，幼發拉底河發源于土耳其亞美尼亞高原，安納托利亞的山區，依賴高山融雪和山區降雨補給，水量較為豐富，但因為沿途蒸發、滲漏和大量灌溉，至中下游水量驟減。
按照流經的國境分類來看：
第一段：土耳其境內
幼發拉底河先自東北向西南流。
第二段：敘利亞境內
在流出克班湖后向南流，在比雷吉克以南進入敘利亞，斜貫敘利亞東北部400千米后進入伊拉克。在這一段，至梅斯克內附近轉向東南流,沿途接納拜利赫河、哈布爾河等支流。
第三段：伊拉克境內
河流自西北向東南，入境伊拉克之后，在希特附近流入美索不達米亞平原，自此沒有常河流支流。到伊拉克欣迪耶附近分成兩支：東支希拉河、西支欣迪耶河；河流沿岸形成伊拉克重要灌溉農業區，并從穆賽伊布到薩馬瓦之間分為兩支，北支另名希拉河，長約190千米，流經希拉城「即巴比倫城」；南支另名欣迪耶河，長約210千米，流經欣迪耶城。從希特到庫爾納，在平原上流程約為700余千米。自希特以下可通汽船，航程近900千米。兩支分流100多千米之后在塞馬沃附近再次匯合，繼續向東南流，到古爾奈與底格里斯河匯合，之后進入阿拉伯河。于法奧附近流入波斯灣。
按照河流經過地形來看：
(1)幼發拉底河上游段，從兩條主支流∶北面的支流卡拉蘇（Korasuyu, 即混水）河和東面的支流穆拉特（Murat, 即清水）河開始。這兩條河源出亞美尼亞高原，河谷寬窄夾替，深峽迭現，于埃拉澤(Elazig)鎮西北約50千米處合流。由此高原上匯合而成的幼發拉底河本身繼續以極大的曲折迂回于土耳其南部的托羅斯（Taurus）山脈高大的群山之間，流至敘利亞高原上的土耳其薩姆薩特(Samsat)村處，水面降落近300米。
(2)幼發拉底河中游段，自敘利亞高原上的土耳其薩姆薩特到伊拉克低地的希特（Hit），長近1500千米。該河谷為典型陡坡型，切入高原表面深度達數百尺，漫灘寬度為3-6千米不等。在該中游段，幼發拉底河各主要支流，包括哈布爾（Al-Khabur）河在內，匯合于干流。
(3)幼發拉底河下游段，從敘利亞高原上深邃的山谷中流出而出現于希特，在伊拉克平原上拓寬，流量減少，流速放慢。該區氣候干燥，河水因河面和漫灘蒸發以及灌溉而大量損失。三角洲平原上沉積有大面積沉積物，且排水不暢，并有大量的辮流。沼澤和永久淺湖形成，吸收了幼發拉底河的頗大流量，并使之隨季節而變化。
從希特到穆賽伊卜（Al-Musayyib）為單一河道。在兩地之間的費盧杰（Al-Fallujah）幼發拉底河離底格里斯河，并且自古以來即為像今日的巴格達這樣的城市所依托。該河自穆賽伊卜以下分成兩條支流，一為東面的希拉河（Al-Hillah），即前干流河道；另為西面的欣迪耶河（Al-Hindiyah），即今干流河道。此二支流在離其開端175千米的塞馬沃（As-Samawah）附近重新匯合成單一河道，延伸至納西里耶（An-Nasiriyah）。在此幼發拉底河分成眾多水道，并伸入灘地和哈馬爾（al-Hammar）湖，并在此湖東端與底格里斯河匯合。從此處往前，兩河匯流而成的阿拉伯河，流經193千米注入波斯灣。
幼發拉底河的水文特征：徑流量小，含沙量小，無結冰期
分析：
1. 上游受西風帶影響，冬季降水量大，冬季徑流量大；
2. 下游流經熱帶沙漠氣候區，降水量少，蒸發作用強，農業用水量大，徑流量小。
3. 水量集中在11—次年4月（冬季水量大）。
