El río Nilahue tiene su origen en el complejo volcánico Puyehue-Cordón Caulle, y fluye a lo largo del muro occidental del valle glaciar-tectónico que ocupa la Falla Liquiñe-Ofqui.
La estación fluviométrica del río en Mallay, ubicada unos 8 km aguas arriba de su desembocadura en el lago Ranco a 80 m s. n. m., muestra en sus mediciones un régimen pluvio–nival, con crecidas en invierno y en menor medida en primavera, producto de lluvias invernales y deshielos primaverales.
En años lluviosos los mayores caudales ocurren entre mayo y julio debido a importantes lluvias invernales.
[1]: 45 El caudal del río (en un lugar fijo) varía en el tiempo, por lo que existen varias formas de representarlo.
Esto quiere decir que ese mes se han medido igual cantidad de caudales mayores que caudales menores a esa cantidad.