高津川は西中国山地を源流とし、益田市で日本海に流れ出ます。流域に大規模なダムがなく、2007年、2008年には水質日本一になった清流です。源流域には中国地方固有のイワナであるゴギ、上流域はヤマメ、上〜下流域まではアユが生息するなど、魚類が多い川としても知られています。
 本流に匹敵する規模を持つ支流の匹見川は特に水が綺麗で、源流域には匹見峡、裏匹見峡、奥匹見峡など渓谷の景観を見ることができます。匹見川の上流域は硬い酸性火山岩類（主に流紋岩質、デイサイト質の火砕岩）が分布しており、その硬さと断層運動による地盤の隆起が奥深い渓谷景観を作り出しています。
 急峻な流れと、水に溶け出す栄養塩に乏しい酸性火山岩類の性質が水質の良さに関係していると思われます。

 高津川本流の源流は吉賀町田野原にあり、谷底平地の一角にある湧水から流れが始まります。このような形で水源地がはっきり特定できる川は、一級河川では珍しいとされます。
 谷底平地から流れが始まる形は、河川争奪という現象によってできました。河川争奪とは川の一部が他の川に流れるようになる現象です。数10万年前には水源地の北東約1kmを流れる深谷川が高津川の源流にあたる川でしたが、今はとなりの錦川（河口は山口県岩国市）の一部です。上流部を奪われた高津川は、河川争奪地点の下流部から流れが始まるようになり、谷底平野の湧水が源流になりました。