Afyonkarahisar' ın kuzeydoğusunda Emirdağ ve Beydağların eteklerinde küçük dereler ve Sakaryabaşı pınarı denen gür akışlı kaynak bölgesinden doğar. Önce kuzeye doğru akarak İç Anadolu Bölgesi' ne girdikten sonra asıl vadisine iner ve doğuya doğru ilerlemeye başlar. Arayit Dağı' nı güney ve doğudan çevreleyerek kuzeye döner. Bu akış yönünde sol taraftan en uzun kolu Porsuk, sağ taraftan Ankara ve Kırmir çaylarını alan Sakarya, Sündiken Dağları' nı doğu ve kuzeyden çevreleyerek batıya döner. Batıya dönme yerinde kurulan Sarıyar Baraj' ı, gerisinde 48 km2'lik bir yapay göl oluştururken göl alanının az ilerisinde daha küçük ölçekli Gökçekaya baraj gölü başlar. Bilecik yakınlarında kuzeye döner. Bu yönde sağdan Göynük, soldan Göksu' yu alıp Geyve Boğazı' na girer. Buradan Adapazarı ovasına açılan ırmak, Sapanca Gölü' nün fazla suyunu da alarak Karadenize' e dökülür. Özellikle ilkbaharda çok bol su taşıyan Sakarya ırmağının 58 000 km2' lik bir su toplama alanı 824 km.' lik uzunluğu vardır.