Sông bắt nguồn từ một quận miền núi là Pireneus, ở phía tây của Quận Liên Bang, song chi lưi phía tây của sông là Araguaia, có đầu nguồn cực nam tại sườn của dãy Serra dos Caiapós. Araguaia chảy 1,670 km trước khi hợp lưu vào Tocantins, và gần như ương đương nhau về lưu lượng. Bên cạnh chi lưu chính của sông là Rio das Mortes, Araguaia có 20 chi lưu nhỏ hơn và canoe có khả năng thông hành trong nhiều dặm. Trên đường đến với các vùng đất thấp, sông phải vượt qua nhiều thác ghềnh, hoặc uốn lượn mãnh liệt qua các hẻm núi đá cho đến một điểm cách khoảng 160 km trên nơi hợp lưu với Tocantins.

Hai chi lưu khác, mang tên Maranhão và Paranatinga, tiếp nhận một lượng nước lớn từ vùng cao nguyên quanh chúng, đặc biệt là ở phía nam và đông nam. Giữa nơi hợp lưu của dòng sông thứ hai và Araguaia, Tocantins đôi khi bị nghẽn dòng do các hàng rào đá trườn ra phần lớn góc bên phải của sông.