土库溪发源于葫芦墩圳系统的「牛稠分线」（龙圳沟），源头位于台中市潭子区栗林里祥和新庄社区东南侧之四张犂支线与牛稠分线分流处。牛稠分线于分流后大致向南南西流至头家里（头家厝）西侧与北屯区交界处，改称土库溪。土库溪中游原本介于麻园头溪与梅川之间，并且于南屯路一段、二段交界处南方纳入麻园头溪。经过多次河川整治后，原上游河段流经尾张地区与陕西路后，已经改道沿文心路三段及华美街二段，于华美西街二段与文心路三段交会处注入麻园头溪，变成麻园头溪的支流，其他原本中游河道或已消失、或因加盖而变成地下排水