松花江由头道江、二道江、辉发河、饮马河、嫩江、牡丹江等大小数十条河流汇合而成，江水从源头出发，流向西北在吉林省扶余市三岔河镇附近与嫩江汇合，后转向东流，形成松花江干流，在黑龙江省同江市附近汇入黑龙江，最后在俄罗斯境内的鄂霍次克海注入太平洋。
在日本侵略占领东北的1942年，埋葬了数万中国劳工尸骨的丰满大坝建成发电站，形成了中国最大的人工湖-松花湖，松花湖的水从高处冲下来积累的势能在转换为电能的同时也变为热能，温度高就不封冻。
由于大坝出水口位于湖底几十米的深处，尽管冬季的湖面冰雪覆盖，湖底水温相对稳定在零上4度，水流从庞大的涡轮机穿过载着巨大的热能缓缓流过市区，形成了松花江百里不冻的奇景，也就有了松江两岸举世闻名的雾凇奇观。
松花江有南北两源：
1.北源嫩江是比较大的河流。
它发源于大兴安岭伊勒呼里山，自北向南流至三岔河，全长1379公里，流量占松花江干流的百分之31。
嫩江接纳了许多发源于大小兴安岭的支流，主要有甘河、诺敏河、雅鲁河、绰尔河、洮儿河、科洛河、讷漠尔河、乌裕尔河等，组成树枝状的水系。
它在嫩江县以上河段，两岸高山陡峻，水流湍急，属于山间溪流性质河段。
嫩江县以下，地势渐平，进入松嫩平原，江面逐渐开阔。
2.南源第二松花江是松花江的正源，它发源于长白山的白头山，全长795公里。
它供给松花江百分之39的水量。
第二松花江上游又有两源：南源头道江、北源二道江，均发源于白头山。
两源在吉林靖宇县两江口相汇以后始称第二松花江。
北源二道江的上源又有五道自西向东排列的白河，其中二道白河源出白头山天池，是第二松花江的正源。
第二松花江上中游河谷狭窄，水量大，落差大，水力资源丰富。
两源在黑龙江省和吉林省交界的三岔河汇合以后始称松花江。