塔里木河的河水主要来自上游山地降水以及高山冰雪融水补给。从阿克苏河口到尉犁县南面的群克尔一带河滩广阔,河曲发育,河道分支多。洪水期无固定河槽,水流氾滥,分散,河流容易改道。在河谷洼地易形成湖泊、沼泽。群克尔以下河道又合成一支。
在历史上,塔里木河河道南北摆动,迁徙无定。1921年是最后一次迁徙,主流向东流入孔雀河流入罗布泊。1952年,由于在尉犁县附近建筑河坝,使其同孔雀河分离,河水复经铁干里克故道流向台特马湖。塔里木河中、上游有大规模水利设施,1971年建有塔里木拦河闸。此外,沿塔里木河沿岸还新建了许多农场。
① 为内流河,以冰雪融水补给为主
② 径流季节变化大
③ 冬春季河水封冻,有断流现象
④ 途径地区沙化严重,河水含沙量大。