昌化江干流发源于五指山北麓的琼中县空示岭。地势是东南高而西北低。自五指山西坡发源后，北流至番响，折向西南，循五指山、鹦哥岭间的深谷而行，于毛阳、番阳附近纳入毛阳河、通什河，至乐东县城先后纳入乐中河、大安河和南巴河，然后折向西北，横凿鹦哥岭余脉而过，形成峡谷，出峡谷汇入南尧（绕）河，过广坝纳入七差河、东方河至叉河纳入石碌河，转向西行于昌江县昌化港（《昌江县志》：咸田港和英潮港）入北部湾。
干流流经琼中、五指山、乐东、东方和昌江等市县，干流全长232公里。流域面积5150平方公里。干流平均坡降13.9‰。
昌化江干流在番阳以上为上游，长79公里，平均坡降14.87‰；番阳至叉河为中游，长84公里，其中在东方县广坝处，河床骤然下跌约40米，广坝跌水以上至番阳，河道平均坡降0.92％。；广坝跌水至叉河长30公里，平均坡降1.21‰；叉河以下为下游，长39公里，平均坡降0.41‰。上游河谷由漫滩阶地和300米高程的剥蚀面组成槽状地形，下游为宽广的台地平原，沿海可见有海相阶地。
昌化江流域内最早的水文站是1943年设立的宝桥、东方站。解放后，先后设立宝桥、亲天峡、乐东、番阳、毛阳、毛枝、成栋、保显、龙林等水文（位）站。几经调整，至2000年尚有宝桥、通什、毛阳、乐东等处水文（位）站、雨量站或气象站29处。
流域气象
昌化江流域内具有明显的热带季风气候。降雨时空分配不均，上游多于下游，山区多于沿海。多年平均雨量上游1700毫米，中游1500毫米，下游1150毫米。年内有明显的干湿两季，湿季5～10月，雨量可占年降雨量的90％。降雨过程在时程分布上呈马鞍形，5～6月和8～9月出现两个高峰，后峰为全年降雨的最大值。暴雨多发生在5～10月，常见的暴雨中心有上游的五指山区、中游的黎母岭山脉下段的雅加大岭及尖峰岭区。流域处于岛内最大蒸发量的边缘，蒸发量白山区至沿海递增，多年平均蒸发量1800毫米。上游1767毫米，中游1669毫米，下游2419毫米。
径流
昌化江流域位于海南岛西南部，在东经108°36′～109°44′，北纬18°32′～19°21′之间，为海南省第二大河。流域内多年平均降雨深1570毫米。年均流量132立方米／秒，宝桥水文站实测最大流量20000立方米／秒（1963年9月），最小流量0.12立方米／秒（1970年8月）。多年平均径流量41.7亿立方米，宝桥站实测最大年径流量85.5亿立方米（1964年），最小年径流量11.2亿立方米（1969年）。流域水能理论蕴藏量30.55万千瓦，年发电量10.27亿千瓦时。
据宝桥站观测，多年平均含沙量0.173公斤／立方米，多年平均输沙量78.2万吨。
灾害
由于昌化江两岸地面一般高出河床20～30米，无大片集中低洼耕地，河流下游河床宽阔，水流顺畅，洪灾面积较小。本区年最大洪水一般发生在5月下旬至10月份，以9、10月份居多。昌化江中下游一次洪水过程一般为3天，最长为7天。昌化江一级支流南圣河的洪水一般发生在5～11月，以9～10月居多，统计资料表明，最早的年最大洪水发生在5月（1971年5月20日），最晚的年最大洪水发生在11月（1970年11月9日）。一次洪水过程为2～3天，短的只有一天左右，暴涨暴落，具有山区洪水的特点，1989年9月受28号台风的影响，连续三天降暴雨，五指山市市区河段实测最大洪峰流量3700立方米／秒，相当于50年一遇洪水，市区受淹水深2.0米，受灾群众达3万多人，造成11人死亡，直接经济损失2.8亿。
什运河，是昌化江干流，发源于琼中县五指山西北部，流经红毛镇的罗解、番响、什运乡的什运、南平、什统黑等地，抵海榆中线公路183公里处出县境。沿途有五指山大水、番响河、喃乌河、喃训河、喃岸河汇入。境内河长58公里，集雨面积367.7平方公里，流域平均宽度9.35公里，多年平均流量15.8秒立方米，主河道天然落差1470米，河床比降0.075，河床平均宽度42米，河道弯曲系数3.13。流域内多属山地。
通什河（南圣河），发源于通什市东部青春岭，向西流经南圣镇至市区，出口番阳合口，流入昌化江干流全长61.8公里，流域面积660平方公里，沿途有支流草头河、牙益河、保国河等流入。
毛阳河，发源于通什市东部五指山脉，向西流经五指山乡永训村、毛阳镇什苗村至番阳镇番阳村与昌化江干流汇合，全长36.3公里，流域面积177平方公里。
乐中河，发源于乐东县东部堡笔岭，向北流经志仲至三平的龙眼村，出口流入昌化江干流，全长49公里，流域面积378平方公里，沿途有支流崇龙溪、昂外溪流入。
大安河，发源于乐东县南部牛岭，向北流经大安、至番豆村与昌化江干流汇合，全长35 公罩.流域面积378平方公里。
南巴河，发源于尖峰岭北部，向东北流至扬力村人昌化江，干流全长36公里，流域面积300平方公里。
东方河，发源于东方市境内的马草岭，集雨面积219.3平方公里，河床全长48.3公里，由西南流向西北，在峨理赛岭附近汇入昌化江。
南尧河，发源于白沙县的尖木岭，集雨面积371平方公里，河床全长41公里，由东流入东方市境内，在报白村西汇入昌化江。干流域集雨面积371平方公里，平均坡降0.091，总落差1347米。南尧河共有南碧、三派、钱铁、郎伦、洪水、荣免、南在等7条小河汇集。
石碌河，系昌化江支流，发源于白沙县境斧头岭，全长60公里(本县内29.5公里)，平均坡降0.00561，总落差1094米，流域集雨面积546(县内112.6)平方公里。今在石碌河的中下游建立大(二)型石碌水库。
南阳溪，系昌化江支流，发源于七差大岭和雅加大岭之间，干流长度30公里，平均坡降0.0251，总落差560米，在燕窝岭处流入昌化江。其支流有七差水、保山河和南在河。全流域集雨面积145平方公里。
郎代界河，系昌化江支流，发源于昂牙岭，干流长度9.7公里，平均坡降0.011，总落差103米，流域集雨面积16.27平方公里。
乙劳河，系昌化江支流，发源于昂牙岭。全长13.4公里，平均坡降0.008，总落差120米，流域集雨面积66.57平方公里。
青山河，系昌化江支流，发源于俄毛岭西北。全长23.5公里，平均坡降0.002，总落差60米。
长塘河，系昌化江支流，发源于荔枝岭和金鸡岭之间。全长17.5公里，平均坡降0.004，总落差68米，流域集雨面积60平方公里。
靛村河，系昌化江支流，发源于白石岭。河长12.6公里，平均坡降0.002，总落差27米。流域集雨面积60平方公里。
水库工程
该流域内已建有大中小（1）型水库35座，控制集雨面积4403.3平方公里，总库容21.0亿立方米。其中，广坝大（1）和石碌大（2）型水库，控制集雨面积3870.1平方公里，总库容18.5亿立方米。至2000年末，已建有水电装机27.1万千瓦。多年平均年发电量6.3亿千瓦时。
石碌水库枢纽，位于昌化江一级支流石碌河的中下游，控制集雨面积353.63平方公里，多年均径流量2.65亿立方米。主、副坝为均质土坝，主坝顶长622米，副坝3座，总长827米，上游为混凝土护坡。是一座以灌溉为主（原设计1万公顷）、兼有防洪、供水、发电等综合效益的大（2）型水库。水库坝址距石碌镇（石碌铁矿与昌江县委县政府所在地）5公里，水库正常高水位127.6米，而石碌镇地面高程在100米以下，石碌河从石碌镇中心区穿过，石碌水库高于县城42米，相当于石碌镇头顶上的一缸水，地理位置相当险要。工程自1958年4月动工，至1994年，枢纽工程达既定规模。
乐东县大安水库，位于昌化江支流大安河的该县大安乡境内，于1958年4月开工建设。坝型为均质土坝，主坝顶长度420米，副坝2座，长度200米，主坝顶浆砌石防浪墙高度1米。土坝上游护坡干砌块石，厚度30厘米，砂碎石垫层厚度15厘米。溢洪道为开敞式有闸门，净宽度20米，设4扇5.0×2米钢筋混凝土平板闸门。库区于1964年建成。设计灌溉面积934公顷，现有干渠长40公里（混凝土防渗长16公里），支渠道长20公里（混凝土防渗长13公里），渠堤通车里程9公里。现灌溉面积500公顷。
乐东县南木水库，位于昌化江支流乐中河该县的志仲镇境内，河床溢流，溢流坝为浆砌石硬壳坝、水泥沙浆批挡，坝顶长74米，两岸非溢流坝段为均质土坝，总长度1280米，土坝上游原护坡为干砌块石。于1970年建成。运行过程土坝上游护坡受风浪冲击损毁较多，溢流坝漏水严重。1990年进行加固，改造土坝上游护坡为干砌大块石，厚度30厘米，碎石垫层厚度10厘米。溢流坝灌浆，临水面加混凝土护面。原有干渠道长度33公里（混凝土防渗长22公里）。于2000年，截弯取直渠道改建隧洞长1010米及联结暗涵，缩短渠道线长度近12公里，主要引水补充长茅水库。引水渠沿途直接灌溉面积494公顷。
乐东县望老水库，位于昌化江支流的该县志仲镇境内，于1978年动工建设。主坝为均质土坝，坝顶长度410米，土坝上游护坡为干砌块石，溢洪道为开敞式宽顶堰，净宽度30米。库区工程配套不完善，限制蓄水位运行。设计灌溉面积960公顷，现灌溉面积246公顷。
