109.25平方公里，平均坡度为1/1080，位于浊水溪与北港溪之间，云林县中部偏北地区。新虎尾溪与其南侧的旧虎尾溪、虎尾溪在历史上曾经皆为浊水溪下游分流，其后因上游淤塞或筑堤截断分流，如今已各自成为独立水系或其中的一部分。新虎尾溪的主流发源于林内乡重兴村，向西流经莿桐乡荣村、甘厝南侧而出莿桐乡界后，大致沿着西螺镇、二崙乡、崙背乡、麦寮乡四乡镇与虎尾镇、土库镇、褒忠乡、东势乡、台西乡五乡镇之间的边界地带西流，最后在蚊港注入台湾海崃。由于天然地势平缓，且河槽断面过于狭窄，致输洪能力不足，每遇暴雨即氾滥