La cuenca se extiende a los estados de Tocantins y Goiás (58%), Mato Grosso (24%), Pará (13%), Maranhão (4%), además del Distrito Federal (1%).
El Tocantins desemboca en el río Pará, que corre al sur de la isla de Marajó y pertenece al estuario del río Amazonas.
Se considera el río Pará como un paraná, es decir, un brazo del río Amazonas que recibe las aguas del Tocantins (o un canal de conexión entre los dos ríos).
El relieve es considerado monotopo, con altitudes variando entre 350m y 500m, excepto en las nacientes, donde llega a más de 1.000m.
Los formadores del Tocantins son los ríos Paranã y Maranhão.
En el extremo nordeste del estado de Mato Grosso, el río Araguaia y el río Javaés forman la isla de Bananal, la mayor isla fluvial del mundo.