Sông Cầu là dòng lớn của hệ thống sông Thái Bình, bắt nguồn từ vùng núi Phia Đeng (1527m) sường Đông Nam của dãy Pia – bi – óc/Bắc Kạn, Cao Bằng.
Dòng chính sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh rồi đổ vào sông Thái Bình tại Phả Lại. Ngoài ra còn có nhiều phụ lưu (sông Công, Nghinh Đu, Cà Lồ nằm gọn trong địa bàn 6 tỉnh Bắc Kạn, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên, Hải Dương, Vĩnh Phúc).
Lưu vực sông Cầu nằm trong phạm vi toạ độ địa lý: 21007’ – 22018’ vĩ bắc, 105028’ – 106008’ kinh đông, có tổng diện tích lưc vực là 10530 Km2, bao gồm toàn bộ hay phần lãnh thổ 6 tỉnh và 2 huyện thuộc Hà Nội, (trong đó chính lưu sông Cầu có chiều dài là 288 km và diện tích lưu vực là 6030 Km2. Các phụ lưu có tổng chiều dài là 1332 km và diện tích lưu vực là 3535km2).
