무심천은 청주시의 도시하천으로, 전체길이 34.5㎞, 유역면적 177.71㎢이다. 청주분지를 북류하며 남일면 고은리 삼거리에서는 넓은 평야를 이루고 청주 시가지를 남북으로 지나고 있는 청주를 대표하는 자연물이다.
고려시대에 심천(沁川)이라고 불리었고, 이것이 조선시대에 이르러서 석교천(石橋川)·대교천(大橋川)으로 바뀐 것으로 추정되며, 1923년 이후부터 무심천으로 불리웠다.
청주시를 남북으로 관통하여 흐르는 무심천은 월운천(7.0㎞), 미평천(6.0㎞), 영운천(4.0㎞), 명암천(4.5㎞) 및 율량천(4.5㎞)의 5개 지천으로 구성되어 있다.
무심천과 그 인접 하천은 짧은 지전으로서 수위 변동이 심하기 때문에 수생식물의 서식이 빈약하고, 홍수에 의한 매몰이나 유출이 일어나서 불안정한 성격의 식생이 분포한다.
무심천에 서식하는 식물은 61과 152속 176종 25변종 1아종으로 총 202종이 알려졌다.
무심천에서 채집된 어류는 총 3목 5과 25종이다. 이것은 1975년도 4과 17종, 1982년도 5과 21종, 1995년도 4과 17종, 1997년도 5과 25종이 출현했던 것으로 보아 무심천은 과거보다 수계의 상태가 양호해진 것으로 보인다.
무심천 전 수계의 하상에는 조사된 수서곤충은 총 5문 15목 35과 57종이나 하상이 정리된 시내 일원에서는 90% 이상이 유기물에 내성이 강한 부수성(腐水性)의 빈모류가 주로 출현하고 있어 불안정한 군집 구조를 이루고 있다.
부착 규조류는 2목 8과 74종으로 총 83종이 출현하나 중류 지역에서 48종으로 가장 많이 서식하는 데 이들 종은 오탁에 비교적 내성을 갖는 종들이다.
무심천은 원래 천정천(天井川:하천바닥이 부근의 평야면보다 높아져 있는 하천)이었으나 하상 정리로 하천의 바닥이 낮아졌다. 장암동 상류 쪽에서는 천정천을 잘 볼 수 있다.
청주시내의 동쪽은 무심천의 범람원으로 구시가를 이루고 있으며, 과거 홍수의 피해를 많이 받았으나 지금은 인공제방 위에 무심천 도로가 조성되어 있다.
1906년 8월의 홍수로 인해 무심천의 물이 흐르는 길이 변경되었고, 1939년에는 도시계획에 의해 현재의 석교동 일대를 개발하고 남주동·서문동·영동을 개발하기 위하여 물이 흐르는 길을 서쪽으로 변경시켰다. 1969년에는 무심천 지구 정리 공사로 인해 물이 흐르는 길을 다시 서쪽으로 변경하여 현재의 둑이 축조되었다.
무심천 유역을 대상으로 한 토지피복변화 분석에서, 1985년과 2000년을 비교했을 때, 시가화지역은 9.59㎢(5%)에서 16.57㎢(8.62%)로 증가하였고, 논지역은 62.89㎢(32%)에서 43.81㎢(22.23%)로 감소하였으며, 밭작물재배지역은 15.72㎢(7.98%)에서 26.43㎢(13.76%)로 증가하였다.
청주의 인구는 1961년에 91,456명에서 1971년에 154,561명으로 완만한 인구증가추세를 보였으나 청주공단 조성 등 도시개발이 활발히 이루어져 1981년에는 267,228명으로 증가하였고, 가속된 지역개발과 급격한 도시팽창으로, 2005년에는 630,939명으로 대도시의 면모를 갖추고 있다.
아름다운 시가지를 조성하기 위하여 무심천을 정비하였고, 무심천대교에 관상용 꽃길을 가꾸면서 청주의 진산인 우암산(牛巖山)과 어울려 시가의 모습을 한층 돋보이게 한다.