那須火山の那須岳（標高1,917m）に源を発し、栃木・茨城両県を流れ、ひたちなか市と大洗町の間で太平洋に注ぐ。余笹川、箒川、桜川や河口近くで最後に合流する涸沼川なども含め、196の支流を有する。全長は150km、流域面積は3,270km²。
　支流を含め那珂川は、古代から鉄道開通する近代まで舟運が盛んだった。そのため、古くから親しまれており、常陸国風土記では、「粟河」＊とも称され、万葉集＊にも歌われている。河口付近はかつては、現在の涸沼まで含む広大な湖で阿多可奈湖（あたかなのみなと）と呼ばれ、那賀（那珂）郡と香島（鹿島）郡の境となっていた。
　上流部には、深山ダムがあり、その上が源流にあたる。ダムから下流では那須高原に渓谷を形作り、板室温泉を通って、那須野原に流れ出す。このあたりでは、ヤマメ、イワナの放流がされており、フライ、ルアーなどの渓流釣りが楽しめる。那須野原に出ると、アカマツやクヌギなどが豊かな雑木林を見せ、野生動植物の宝庫となっている。那須野原の開拓にはあたっては、那珂川から引かれた「那須野ヶ原用水」＊が重要な役割を果たした。
　中流部では、八溝山地の西側を流れ、御前山付近からは、両岸は河岸段丘が発達し、地かく変動と河川の浸蝕による奇岩・奇石が見られる。さらに、御前山は、水戸藩の留山＊として保全されていたため、ケヤキ、アカマツ、カシなどが豊かな森林を形成し、温・暖両帯の植物が混成していることから新緑、紅葉に見ごたえがあり、那珂川の清流とともに風光明媚な景観を呈している。また、水質が良く、砂州の入れ替わりによって瀬が良好な状態に維持されていることから、春から夏にかけてはアユが遡上し、アユ釣りのメッカとなっている。流域の随所に釣り場や簗場がある。
　下流部では、水戸市付近を中心に肥沃な沖積平野を形成し、田園地帯が広がり、偕楽園の前に広がる千波湖＊などの景観を生み出した。河口から20㎞付近までは、ヒラメ、クロダイ、ハゼ、キス、イナダなど汽水性、淡水性の魚類が豊富で、多様な釣りの楽しみ方ができる。河口付近では砂浜海岸や水辺プラザ、水族館など観光施設も多い。