五ヶ瀬川は、その源を宮崎県と熊本県の県境にそびえる宮崎県西臼杵郡五ヶ瀬町向坂山（標高1,684m）に発し、多くの渓流を合わせつつ高千穂渓谷を流下し、さらに岩戸川、日之影川、綱ノ瀬川などの支流を合わせ延岡平野に入り、大瀬川を分派後、延岡市街地を貫流し河口付近にて祝子川、北川を合わせ、日向灘に注ぐ、幹川流路延長106km、流域面積1,820km2の一級河川です。
その流域は、宮崎県、大分県及び熊本県の3県にまたがり、流域の土地利用は、山地等が約94％、水田や果樹園等の農地が約5％、宅地等市街地が約1％となっており、その流域は宮崎県北部のほぼ全域を占め、この地域における社会、経済、文化の基盤をなすとともに、豊かな水量と自然環境を利用した観光や工業が発展しています。
流域の地質は、上流部は阿蘇泥溶岩を主体とし、砂岩、粘板岩、安山岩等の地層からなり、中流部は四万十層群と称される中生代の岩石が広く分布し、いずれも急峻な地形を形成しています。また、下流部は沖積層が厚く堆積した延岡平野を形成しています。

河口付近航空写真

愛宕山から五ヶ瀬川を望む