울산광역시 울주군의 고현산(高峴山 ,1,033m)에서 발원하여 S자형의 유로를 그리면서 남류하다가 동창천(東倉川)ㆍ청도천(淸道川)과 합류하여 밀양시 부근 삼랑진에서 낙동강 본류에 합류한다. 유로연장 96㎞, 유역면적 1,476㎢으로, 유로에 비하여 유역면적이 넓은 것이 특징이다.
밀양강 유역의 뚜렷한 지형은 태백산맥의 말단부가 제3기 단층운동에 의해 포항구조분지에서 남서방향과 남남동 방향으로 달리는 산지의 배열이라 할수 있다. 즉, 북북동에서 남남서로 뻗는 경주-양산과, 청도-밀양, 그리고 울산-부산으로 이어지는 산지와, 북북서에서 남남동으로 뻗는 경주-울산간의 불국사 산지를 들 수 있다.
이들 산지는 단층운동에 기인된 구조산지로서 사면의 말단에는 소선상지가 발달하고, 특히 북북동-남남서의 산지간에는 단층선곡이 발달, 곳곳에 2∼3단의 하성단구가 분포한다. 양산천과 밀양강 양안에 발달한 하성단구가 그 좋은 예이다.
낙동강 본류와 합류되는 곳에는 너비 4㎞에 이르는 넓은 충적지인 밀양평야가 분포하고 있다. 수리시설이 잘 되어 있어 미작중심의 곡창지대를 이루며 과일ㆍ채소가 많이 재배되고 최근 비닐하우스에 의한 고등채소 재배가 활발하다.
밀양강의 연수(軟水)를 이용하여 밀양시를 중심으로 섬유공업ㆍ양조업이 발달하였으며, 특히 우리나라 최초로 모직공업이 발생하였다. 상류지역인 경상북도 청도일대는 사과ㆍ복숭아ㆍ감이 많이 재배되고 있다. 밀양시에 있는 강가의 영남루(嶺南樓)는 관광명소의 하나로 매년 아랑제가 열리고 있다.