头屯河发源于天山山脉中部的哈尔尕山北坡，东与乌鲁木齐河相邻，是一条山溪性河流，全长190公里。头屯河流域水资源量为2.66亿立方米，水量仅次于
乌鲁木齐河，年平均流量3.5立方米/秒，年最大流量4.6立方米/秒。头屯河流域位于新疆天山北坡中段，准噶尔盆地南缘，东与乌鲁木齐河相邻，西与三屯河接壤，流域地理位置介于 E86°42' － E87°37'，N43°10' － N44°44'之间。行政划分以头屯河主河道中心线为界，东岸属乌鲁木齐管辖，西岸属昌吉回族自治州管辖。此外，在流域下游还有隶属新疆生产建设兵团第六师的部分团场，流域总人口 20余万人，耕地面积2. 8 × 104 hm2。头屯河河流全长190 km，流域总面积为2 885 km2。头屯河上游山区河网发育较好，支流呈树枝状分布，干流位居其中，上游东西两岸共有一级支流 20 多条，其中除 7 条支流有冰川和永久积雪分布外，其它支流大多源于中低山区，东西两岸支流在庙尔沟以上约13 km处汇合。制材厂水文站是该河上游水量控制站，测站以上流域平均高程2 774 m，河 长51. 0 km，河 道 纵 坡 53. 7% ，集 水 面 积840 km2，多年平均年径流量2. 22 × 108 m3，是径流的主要形成区。自庙尔沟以下干流流入前山丘陵山麓地带，在长约38 km的范围内，除几条常年流水的小支流汇入外，其余的有十几条无名季节性干沟汇入，最后流入头屯河水库。头屯河水库位于出山口位置，是该河现有的上游一座控制性水库枢纽工程。头屯河水库下游为平原，河流最终流入
准噶尔盆地。