Sông Đakrông bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn ở phía nam huyện Đakrông 16°24′37″B 107°05′44″Đ / 16,41028°B 107,09556°Đ / 16.41028; 107.09556 (Dakr-nguon) và chảy về hướng bắc, song song với Quốc lộ 14 (Đường Hồ Chí Minh). Đến địa phận thôn Vùng Kho, xã Đakrông, sông đổi sang hướng đông và chảy song song với Quốc lộ 9 đến thị trấn Krông Klang, thị trấn huyện lỵ của huyện. Sông tiếp tục chảy qua thung lũng Ba Lòng thuộc địa phận hai xã Triệu Nguyên và Ba Lòng nên đoạn sông này có tên là sông Ba Lòng. Sau đó sông chảy sang địa phận xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và chính thức được gọi là sông Thạch Hãn. Sông Thạch Hãn xuôi về vùng đồng bằng Quảng Trị và đổ ra biển Đông qua cửa Việt.

Sông Đakrông có một phụ lưu chính là sông Rào Quán.