Sông Dinh bắt nguồn từ dãy núi cao E Lâm Thông giáp với tỉnh Lâm Đồng ở vùng Phan Rang. Sông có chiều dài 130 km, lưu vực 2050 km², lưu lượng trung bình 39m³/s, lưu lượng thấp nhất 3,35 – 8,0m³/s, tại hạ nguồn của thuỷ điện Đa Nhim.

Trên sông có ba con đập được xây dựng là Sông Pha, Nha Trinh và Lâm Cấm. Đập Lâm Cấm có cao độ +7,4m được xây dựng cách cửa sông Cái 15 km. Mặt cắt ngang của đập trên thượng nguồn là 3 km với trữ lượng nước khoảng 1,5 – 2,0 triệu m3 vào mùa khô và được bổ sung khoảng 12m3/s lưu lượng từ thuỷ điện Song Pha. Lưu lượng thấp nhất (vào những tháng mùa khô – tháng tư) tại đập Lâm Cấm sau khi tưới tiêu ước lượng khoảng 2,0 – 3,5m3/s.

Khu vực thượng nguồn của sông có dạng bậc thềm có độ cao 800 – 1000m lòng sông dài và có độ trũng. Lưu vực các nhánh sông phân bổ hình rễ cây, từ Tân Mỗ về xuôi, sông chảy qua vùng đồi thấp là đồng bằng Phan Rang.

Chế độ dòng chảy của sông sông phù hợp với phân bổ mùa của khu vực là: Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12 dòng chảy lớn có lũ. Mùa kiệt từ tháng 1 đến tháng 7, dòng chảy phụ thuộc vào việc xả nước tưới của thuỷ điện Đa Nhim cho vùng Hải Du.