Tiene una longitud de 97 km y discurre en dirección sur a norte.En su curso final, durante un cortísimo tramo, casi en la desembocadura en la cola del embalse de Riba-roja en el Ebro, forma la frontera natural entre las provincias de Tarragona y Zaragoza.En su cabecera el Matarraña es un río con un importante caudal relativo pese a lo reducido de su cuenca (11 l/s/km²) con una importante aportación subterránea, aunque este caudal se ve muy mermado por un trasvase situado a pocos kilómetros de su nacimiento y que sangra de manera considerable su caudal, mermándolo hasta tal punto que no se recupera hasta recibir a su más importante afluente en la cabecera, el río Ulldemó.Debido a la proximidad del mar Mediterráneo, la cuenca padece, periódicamente, fuertes temporales que han hecho alcanzar impresionantes caudales superiores a los 2000 m³/s en la desembocadura del río Ebro.Es de los pocos ríos españoles en los que aún se conserva el cangrejo autóctono.
Cauce del río Matarraña.
Cauce del río Matarraña a su paso por Torre del Compte.