길이 104㎞. 주요 지류로는 조례천(造禮川), 대회동천(大會洞川), 소회동천(小會洞川), 운동강(雲洞江), 관동천, 운동강, 수절천, 흑수천 등이다.
자강고원을 하방침식하는 자성강은 독로강(禿魯江)·위원강(渭原江)·충만강(忠滿江)과 함께 압록강의 주요 지류이다. 강기슭의 여러 곳에 하식애와 단구가 형성되어 있다. 자성강 유역의 지질은 고생대 황주계의 점판암과 중생대 연무리통의 응회암, 분사암, 점판암, 분암, 중생대 압록강암군의 섬록암, 화강암 등이고 철, 동, 연, 아연을 비롯한 수십종의 유용광물이 묻혀 있다. 연안의 이평, 호례에서는 약수가 나온다.
유역은 산간고원지대이므로 연평균기온이 4℃ 정도이고 최한월평균기온은 -21℃에 이른다. 자성강 유역은 낭림산맥과 강남산맥, 적유령산맥 사이에 위치한 자강고원의 일부이다. 유역의 강수량은 약 970mm이나 수원함양 조건은 좋은 편이다. 중강진은 우리나라의 한극으로 -43.6℃를 기록한 적도 있다.
자성강 유역은 전작지대로 옥수수·콩·감자·조 등이 주로 재배되며 양봉과 산삼의 채집도 활발하다. 강에는 열목어, 자그사니, 자치, 야레, 버들치, 붕어, 잉어 등이 많다. 강물은 뗏길과 관개용수, 전력생산에 이용된다. 한국 유수의 삼림지대로 임업이 성하고 중강진은 제재공업도 성하다. 여진족이 살았고 조선 세종-세조 때 진을 설치하고 군사상 요충으로 삼았다.