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。
上日川ダム
ダム・発電所は1991年（平成3年）より建設が開始され、1999年（平成11年）に上日川・葛野川両ダムが完成。発電所も一部運転が開始された。現在は計画の75パーセントに当たる120万キロワットを発電している。両ダム間の有効落差は714メートルあり、単段ポンプ水車を有する揚水発電所としては世界最大規模である。
ダムより日川沿いの道を上流へと進むと、中里介山の小説・『大菩薩峠』で知られる大菩薩峠に至る。一方、ダムより下ると日川渓谷や竜門峡といった名勝があり、紅葉の名所として知られる。また、嵯峨塩鉱泉や天目山棲雲寺といった観光名所も日川沿いにあるが、この付近は甲斐武田氏終焉の地としても有名である。1582年4月3日、織田信長・徳川家康・北条氏政連合軍の攻撃を受け新府城を追われた武田勝頼は、ダム下流の天目山棲雲寺へ逃れようとしたが、残りわずかの所で滝川一益らの軍勢に追いつかれ、勝頼以下全員戦死・自刃し武田氏は滅亡した。この天目山の戦い（田野の戦いとも呼ぶ）古戦場もダム下流にあり、「片手千人斬り」で有名な「土屋惣蔵昌恒自刃の碑」など往時を偲ぶ遺跡がある。