El río comienza su curso al sur de Cananea y continúa hacia el sur a lo largo del lado occidental de la Sierra Madre Occidental. Sólo en épocas de crecidas desemboca en el Pacífico, a la altura de la Bahía de Kino.

El río tiene 402 kilómetros de largo y se mueve al sur y luego al sur oeste de la ciudad de Hermosillo, es un refugio para muchas aves. 

El Río Sonora crea un lugar especial de montañas, amplios valles y cañones profundos.