Con una longitud de 440 kilómetros, es el río más largo de Chile, atravesando gran parte del desierto de Atacama desde su origen en la cordillera de los Andes hasta desembocar en el océano Pacífico.

Desde sus nacientes hasta su estuario, su cuenca comprende 33.570 kilómetros, surgiendo en Ollague, a los pies del Volcán Miño, a una altitud que se calcula en 5.631 metros sobre el nivel del mar. En el sector altiplánico recorre un cañon de 150 kilometros hasta arribar al pueblo de Chiu Chiu. En este tránsito inicial, confluye con otros cursos fluviales, como el rio Chela y el Salado.

Su unión con el rio San Salvador se genera en el sector de “Ojos de Opache”; un lugar de gran importancia turística para la región. En este lugar, ambos ríos corren de manera paralela hasta el sector de “Chacance”. En este tramo se encuentran los vados de Guacate y Miscanti. Su curso continua hasta el poblado de Quillagua, lugar en donde se orienta hacia el océano para entregar sus aguas dulces al mar.

A lo largo de todo de su cuenca se encuentran evidencias importantes sobre el poblamiento de la región. Los primeros indicios humanos de la zona se apostan en el alto Loa y datan de 500 a 900 D.C. Durante la dominación del Imperio Inca «el valle se convierte en una vital ruta de tráfico regional e interregional. En las zonas intermedias también se encuentran aldeas que se articulaban como centros verticales y habitados, hipotéticamente, por colonos provenientes del altiplano que buscaban el intercambio de diferentes productos con poblaciones nativas, forjando así, una complementariedad de diferentes pisos ecológicos, en disímiles periodos cronológicos. La zona de la desembocadura también posee indicios de asentamientos con ciertas características similares a las existentes en todo el rio, con evidencias de arte rupestre, que son atractivos turísticos escondidos de nuestra gran región de Antofagasta.