臺灣西部主要河川，第一條發電、防洪、灌溉、工業等多目標使用的河川。發源於中央山脈南湖大山南麓及雪山山脈3,000公尺以上的山脊，在百餘公里內匯集豐沛的水力傾瀉而下，不但塑造了流域內豐富多變的地形景觀，也為中臺灣帶來大量水力資源，是典型的急流河川。上游有七家灣溪、合歡溪及南湖溪三大支流，至臺中縣(註 1)和平鄉(註 2)太保久附近與伊卡丸溪匯合後，始稱大甲溪，西流經大甲鎮(註 3)，於清水鎮(註 4)入臺灣海峽，主流長約142公里，流域面積約1,236平方公里，年平均逕流量約67秒立方公尺，約21億立方公尺。
因流經大甲聚落附近出海得名。位於省道臺七號甲線（中部橫貫公路宜蘭支線）的思源埡口，是大甲溪與蘭陽溪分水嶺所在，有勝溪沿著公路蜿蜒而下，是為大甲溪上源。南行至武陵一帶，納入源於北方雪山稜線的七家灣溪，即國寶魚「櫻花鉤吻鮭」僅存的棲息地。武陵以下，大甲溪穿梭在群山之間，常見的地形景觀有沖積扇、河階、肩狀平坦稜、角床、通谷與環流丘。兩岸較為平坦的地區，往往成為農耕活動所在，例如佳陽沖積扇以及環山、梨山、谷關等聚落。中上游是臺灣溫帶水果的主要出產地，大規模砍伐森林、改植果樹的景觀，在梨山—環山一帶普遍可見。行經谷關後，大甲溪逐漸進入淺山丘陵區，在東勢、新社一帶進入平地，沖積出大片平原，出海口的南岸是高美溼地野生動物保護區。
由德基到石岡約60公里的水平距離中，有1,200公尺的落差，水力蘊藏豐富。臺灣電力公司於流域內設有德基、青山、谷關、天輪4座水力發電廠，四廠及後期完成的馬鞍電廠，於1996年8月1日合併為大甲溪發電廠，發電量約為全臺水力發電1/4，達110.4萬瓩。上述電廠大壩除攔水發電外，尾水經石岡壩調節供應大臺中地區的農業及公共用水；在平原地帶，以地下水道引水的情況也相當常見。
大甲溪水力資源能予充分利用，除了先天優勢條件外，也因政策使然。早年的原住民，不論是山區的泰雅族或是平地的平埔族，都從事原始的農耕及狩獵活動。明末漢人入墾，也只是在下游從事小規模開發；及至日本人在社寮興建第一座電廠，才開始了大甲溪與中臺灣開發互依互存的歷史。經濟部在1954年擬定「大甲溪流域開發計畫」，使大甲溪成為臺灣第一條發電、防洪、灌溉、工業等多目標使用的河川。1960年中部橫貫公路開通後，引進大批退除役官兵從事高山農耕。幾十年發展的結果，一方面締造德基風光和梨山高冷蔬果等名氣，一方面也使山坡地環境遭受破壞。流域內近200座的攔砂壩截斷溪流生態的延續，種植蔬果產生的農藥、肥料和廢水污染也使得水質持續惡化。由於櫻花鉤吻鮭復育所帶來的環保意識，使得大甲溪也成為保育人士從事環境教育的重要基地之一。