Sông này bắt nguồn từ núi Động Chân[5] thuộc dãy Trường Sơn và chảy dọc theo vĩ tuyến 17° Bắc từ tây sang đông rồi đổ ra biển ở Cửa Tùng. Bến Hải là một địa danh ở thượng lưu sông, nên tên sông Bến Hải lấy từ địa danh này. Sông Bến Hải chảy cách biển khoảng 20 km thì nhận một phụ lưu là sông Sa Lung bên tả ngạn. Hai con sông hợp lưu chảy tiếp ra Biển Đông, qua một làng ở bờ bắc có tên là Minh Lương nên được gọi là sông Minh Lương.

Sông có tổng chiều dài chừng 100 km, nơi rộng nhất khoảng 200 m, là ranh giới giữa hai huyện Vĩnh Linh và Gio Linh thuộc tỉnh Quảng Trị.

Về tên sông, có thuyết nói là địa danh nguyên gọi là "Bến Hói". "Hói" là tiếng địa phương nghĩa là dòng sông nhỏ. Vì vậy "Bến Hải" là đọc trại từ "Bến Hói".