길이 76.3km, 유역면적 609km2. 서두수는 주로 화강암, 화강편마암, 운모편암 등으로 이루어진 무산고원의 골짜기를 발원지에서 마양까지는 북동 방향, 그 다음은 북서 방향의 구조선을 따라 흐른다. 유역은 대부분 울창한 산림으로 덮여 있어 수원이 함양되기에 알맞다. 서두수(西頭水)·연면수(延面水)와 함께 두만강의 큰 지류이다.
성천수 양안의 하안단구에서는 밀·조·옥수수·보리·콩·감자 등의 밭작물이 재배된다. 상류인 마양에 부령댐을 축조하고 이 댐의 물을 동해 사면의 무수동(舞袖洞)으로 유역변경시켜 4만㎾의 부령수력발전소를 가동한다.
성천수는 전력 생산, 통나무 운반, 물고기 양식 등에 이용된다. 상류에는 천연기념물로 지정된 마양송어산란장이 있다. 마양흰족제비, 마양사향노루도 천연기념물이다. 산림자원이 풍부한 성천수의 상류와 중류는 원목 생산지이다. 이 원목을 수송하는 데 강물을 이용하기도 하였다. 유량이 적을 때에는 상류에 둑을 쌓고 물을 고이게 한 다음, 원목을 띄우고 한꺼번에 둑의 보를 터서 운반하였다. 목재수송을 원활하게 하기 위해 함경선과 무산선 등의 산업철도가 건설되었다. 성천수 하류에 무산철산이 있다.