天塩川
全長256 kmは北海道内では石狩川に続き2番目の長さで、日本国内でも4番目の長さとなる長流河川であるが、大きな支流が少ないため、流域面積は5,590 km2で国内10位にとどまる。和人入植以来、数次に渡り流路変更などの河川改修を行ってきた結果、その全長は明治時代以前の河川改修前より大幅に短くなっている。下流部を中心に河川改修跡である三日月湖が沿川に数多く見られるが、河口から158 kmまで堰などの川を横断する工作物が設置されておらず、また、コンクリートの護岸工事の実施箇所が少なく、自然のままの護岸が多く残されていることが特徴となっている。
幌延町
宗谷管内の中西部、日本海岸に位置する。北海道第2の長大河川である天塩川の河口が町内南西端にあり、南西隣の天塩町とは同川が町境となっている。同川の周囲には河川改修により人工的に作り出された三日月湖が見られる。西部は日本海に接する細長く発達した海岸砂丘（かつての砂嘴）の海岸が続く。その内陸にはかつては海だった潟湖が長きに渡る堆積作用によって湿地帯となった広大なサロベツ原野（下サロベツ原野）や、湿地帯を土壌改良により農地・牧草地化した平野が広がっている。東部は問寒別川沿い以外の大半は山岳・丘陵地の森林帯で、その多くは北海道大学の天塩研究林となっている。研究林の総面積はおよそ22,000haである。