Durante su recorrido atraviesa las comunas de Puente Alto, La Florida (desde donde corre paralelo a avenida Tobalaba), Peñalolén y La Reina, donde desemboca el estero San Ramón.

[cita requerida] Solo una parte de sus aguas se vierten en el río, otra parte atraviesa en un sifón el río para dar inicio al canal El Carmen que riega el norte de Santiago.

En 1766, el ingeniero militar irlandés al servicio de la Corona española Juan Garland determinó que el trazado inicial no servía.

Ambos hicieron una visita para elegir el lugar de la toma y confeccionaron nuevos planos.

Bernardo O’Higgins determinó la continuación de las obras bajo Eyzaguirre, que hizo progresos en la construcción del canal, además de estimular las labores agrícolas y dar forma a San Bernardo.

Los trabajos continuaron, sin embargo, hasta 1825, y dos años después, el director supremo Ramón Freire traspasó esa propiedad pública a una sociedad integrada por particulares, la Sociedad del Canal del Maipo.

Cruza por subterráneo el río Mapocho, por túnel el cerro San Cristóbal y, después de ceder parte de sus aguas a otros canales, pasa a denominarse El Carmen.

[4]​ Paralelo a su cauce, en Providencia, Las Condes y La Reina han creado parques lineales con ciclovías.

El puente Colonial del canal San Carlos —ubicado en la avenida Tobalaba, entre la población La Frontera y el condominio Ciudad del Este, más al sur de la intersección con la avenida Diego Portales— fue declarado Monumento Histórico en 2014.