탄천은 성남시의 옛 지명인 탄리(炭里)에서 비롯되었다. 탄리는 지금의 성남시 태평동·수진동·신흥동 등에 해당하는 곳으로 과거에는 독정이·숯골 등의 마을이 있었다. 조선 경종 때 남이(南怡) 장군의 6대손인 탄수(炭叟) 남영(南永)이 이곳에 살았는데, 그의 호 탄수에서 탄골 또는 숯골이라는 지명이 유래되었다고 한다. 탄천은 탄골을 흐르는 하천이라는 뜻이다.
탄천은 경기도 용인시 기흥구 청덕동 법화산(法華山)에서 발원해 서류하다가 마북동에서 유로를 틀어 북류한 후, 성남시 분당구 구미동에서 동막천(東幕川)을 합한다. 성남시 수정구를 지나 계속 북류하던 탄천은 서울특별시로 접어들면서 북서쪽으로 유로를 튼 후, 강남구 대치동에서 양재천(良才川)을 합쳐 한강으로 유입된다. 탄천은 유역면적이 302㎢이고, 유로연장이 35.6㎞이다.
1990년대 말부터 시작된 용인의 난개발로 인해 많은 양의 생활하수와 공사장의 토사가 유입되면서 탄천의 수질은 급격히 악화되었다. 최근에는 경기도 성남시와 용인시가 생태하천 복원사업을 시행해 탄천의 주변 경관과 수질이 점차 개선되고 있다. 또한 탄천과 그 지류를 따라 자전거 전용도로가 건설되어 있다.