河段上游为大坑溪，发源于大横屏山脉标高776公尺之二嵙山，河长30.6公里；水系最远源流则为旱溪，发源于丰原丘陵观音山之蕃社岭。旧旱溪注入大里溪后之大里溪段落称为「粗溪」、即乌日大桥至筏子溪环河桥河段。后粗溪与筏子溪于环河桥(乌日区环河路三段)下合流注入乌溪。
整治历史.民国79年（1990年）实行「大里溪治理先期计划」，分成七年两期实施，整治河道全长53公里，有鑑于自八七水灾与历年来台风暴雨造成洪害，基于此进行整治大里溪计划，计划结果与基隆河整治相似，皆会产生大量浮覆地新生地。