北上川は岩手県北部・岩手町の水源から岩手県を南へ縦貫し、一関市から宮城県登米市を経て、石巻市の追波湾に注ぎ込む東北最大の川。登米市で旧北上川と分流し、旧北上川は石巻湾に注がれる。流域に連なる山地から流れ込む支川が多く、幹線流路延長は約249kmに及び、全国第5位、流域面積は約10.150km²で全国第4位である。
　岩手県内では、奥羽山脈と北上山地との間を、南に向かってほぼ直線状に流下する。狭窄部の周辺に広がる盆地には水が滞留しやすいため、古くから台風による大洪水の被害を受けてきた。この水害対策として、一関には広大な遊水地が建設されている。
　宮城県に入っても直線的な流れが続き、県北の登米地域の低湿地帯へ甚大な水害をもたらしていた。登米・桃生の平野部では、昔は登米より西の佐沼寄りに流れ、迫川、江合川とは現在よりも上流で合流し、洪水のたびに一帯に大湿地帯＊をつくっていた。
　そのため、水田開発と北上川舟運の確保を目的に、1616（元和2）年から1626（宝永3）年にかけて、仙台藩主の伊達政宗は、登米市柳津で南への流路を締め切り、流路を西に向けて、北上川を下流で迫川と合流させ、石巻に流れるようにした。この流路の変更によって、北上川は明治時代以降も舟運で賑わい、赤生津・柳津・登米は寄港地として栄えた。盛岡藩と八戸藩も、北上川を利用して藩米輸送を行っていた。こうして石巻は江戸廻米の集積地として繁栄した。ところが、北上川の流れが速くなり、柳津の西で堤防決壊がつづいたため、直線流路を復活させた。しかし、石巻方面への流路に堆積物が多く溜まるようになり、舟運の活用ができなくなった。
　1911（明治44）年から1934（昭和9）年にかけての工事で、柳津～飯野川間14kmを開削して追波川を広げ、北上川を二分して流れるようにした。この方式で建設された施設は、「北上川分流施設群」として、2004（平成16）年に、土木学会選奨土木遺産に認定された。北上川は河口の石巻市北上辺りで海のようになり、その河口に約10kmにわたって葦原＊が広がっている。