主流上游名为北港溪，发源于标高2,532米之更孟山南侧，向南南西流至经翠峦、红香、溪门，于马家附近汇集瑞岩溪，续流至瑞岩后转西偏南，经萱野、新生社 (眉原)、互助、清流、梅子林、北港、国姓，于柑子林与南港溪会合，改称乌溪。经过河阶、冲积扇及彰化人口聚集地之后，乌溪于台湾台中县龙井乡丽水村与彰化县伸港乡之间注入台湾海峡，5-9月是丰水期，约占全年70%的流量，其中流量最高在6月，枯水期为每年的1、2月。
乌溪为台中县与彰化县之界河。流域包含南投县埔里镇、国姓乡、草屯镇，台中县雾峰乡、乌日乡、大肚乡、龙井乡，与彰化县伸港乡、和美镇、彰化市、芬园乡等乡镇。
乌溪主流和支流交汇处，多形成冲积扇，在台中盆地中的辫状流路在北边形成丰原冲积扇，东边有山麓联合冲积扇，南有乌溪冲积扇和猫罗溪冲积扇。
在南投县国姓乡北港村往惠荪林场方向，过乌溪上游的北港溪，有一座桥名为糯米桥，先民利用糯米、黑糖、石灰，代替水泥作为固定石块的材料，因而得名。2004年糯米桥被公告定为三级古迹，是第一座被定为古迹的桥梁。