Берёт начало в Китае, в горах Монгольского Алтая, и под названием Чёрный Иртыш впадает в оз. Зайсан, по выходе из которого называется И. (Белый Иртыш) . От озера до г. Семипалатинска имеет смешанные черты горной и равнинной реки. В сужениях долины в местах пересечения зап. отрогов Алтая возведены плотины Бухтарминского и Усть-Каменогорского вдхр. В них и в И. впадает ряд рек (Кальджир, Курчум, Бухтарма, Ульба, Уба и др.) . От Семипалатинска до г. Омска река пересекает степные районы Зап. -Сибирской равнины, где не принимает ни одного значительного притока. Ниже Омска И. вступает в лесную зону, долина расширяется до 30 км, русло образует большие излучины и разбивается на рукава. Здесь река принимает главные притоки – Ишим и Тобол (слева) , Омь (справа) . Питание смешанное, преобладает снеговое, в верховьях также ледниковое. Половодье в верх. течении с апреля до октября, в ниж. с мая до сентября. Сред. расход воды ок. 3000 м³/с, мутность ок. 150 г/м³, сред. расход взвешенных наносов ок. 360 кг/с. Часть воды поступает в канал Иртыш – Караганда.
