底格里斯河是西亚水量最大的河流。源于土耳其境内安纳托利亚高原东南部的东托罗斯山南麓，向东南流，经过土耳其东南部城市迪亚巴克尔后，与叙利亚形成约32千米界河，即直接流入伊拉克境内。
此后基本沿扎格罗斯山脉西南侧山麓流动。首先穿越伊拉克北部重要油田基尔库克油田，并流经本区重要石油化工中心摩苏尔。此后沿左岸接纳了来自山地的大扎卜河、小扎卜河、迪亚拉河等支流，直抵伊拉克首都巴格达。自巴格达以下，两岸湖泊成群，沼泽密布，于古尔奈与幼发拉底河汇合，改称阿拉伯河，于法奥附近，注入波斯湾。
自河源至古尔奈，河长1950千米，流域面积37．5万平方千米，年径流量近400亿立方米。河水主要靠高山融雪和上游春雨补给，每年3月涨水，5月水位最高。因沿山麓流动，沿途支流流程短、汇水快，常使河水暴涨，洪水泛滥，形成沿岸广阔肥沃的冲积平原，是伊拉克重要的灌溉农业区。沿河建有各种水利工程，其中以巴格达西北部的巴迪塔塔水库最有名。底格里斯河流域与幼发拉底河流域统称两河流域，是古代文明发祥地之一。