Thượng nguồn sông là một mạng sông suối phức tạp với nhiều tên gọi, ở vùng núi các xã Mỹ Thạnh, Hàm Cần, Hàm Thạnh huyện Hàm Thuận Nam. Các dòng nguồn chảy uốn cong, từ hướng nam sau chuyển hướng đông.

Hai dòng chính là sông Ta Da và sông Móng, chảy theo hướng đông và hợp lưu ở phía đông xã Hàm Thạnh thành sông Cà Ty [4]. 10°58′11″B 107°55′38″Đ / 10,96972°B 107,92722°Đ / 10.96972; 107.92722 (Sông Cà Ty)

Từ đây sông chảy hướng gần đông qua xã Mương Mán huyện Hàm Thuận Nam, đổi hướng đông nam chảy qua trung tâm thành phố Phan Thiết và đổ ra cửa biển Cồn Chà (Phan Thiết).

Tại thành phố Phan Thiết sông tiếp nhận nước từ sông Cái (Phan Thiết) chảy từ các xã Hàm Minh, Hàm Cường tới [2].