筑後川の分水界は、上流部では阿蘇外輪山の北麓を主体としており、瀬の本高原より筑後川本流が、九重山より玖珠川が源を発している。阿蘇外輪山北麓に降った雨は概ね筑後川あるいは玖珠川に合流する。
一方英彦山から朝倉山塊の南麓に掛けて降った雨は花月川などの支流となって筑後川に注ぐ。日田市で玖珠川を合わせ、夜明渓谷を過ぎると北の朝倉山塊と南の耳納山地に挟まれるように流れるが、この間朝倉山塊南麓と耳納山地北麓に降った雨は最終的に筑後川へと注がれる。
筑紫平野は特に久留米市や八女市において筑後川上流から運搬された土砂などが堆積、沖積平野を形成して成立したが、矢部川上流から運搬された土砂も筑紫平野の形成に寄与している。
このため筑後川と矢部川が運搬した土砂は相互に堆積しながら筑紫平野の一部である八女平野・柳川平野の広大なデルタ地帯を形成し、その中間に存在する八女市付近は緩やかな丘陵となって、筑後川水系と矢部川水系の分水嶺となっている。八女市北部を流れる広川や花宗川は筑後川に合流するが、八女市南部の小河川は矢部川に合流する。
一方佐賀県方面より筑後川に合流する支流の多くは概ね背振山地南西麓を水源とし、筑後川あるいは分流である早津江川へ最終的には合流する。
なお、人工的に分水界を越えて水路が形成された主な例としては朝倉山塊と背振山地の中間部における分水嶺を越える福岡導水、筑後川水系・嘉瀬川水系間を連結する佐賀導水、および筑後川支流の津江川と菊池川支流の迫間川を連結する津江分水がある。
交通.
筑後川は明治以前筑前国・筑後国・肥前国・豊後国の境界をなしており、軍事上の要衝として活用されていた。このため江戸時代は橋を架けることが厳禁とされ、代用交通として水運が発達（後述）し昭和後期まで利用されていた。
モータリゼーションが高度に発達した現在、流域は九州地方を縦貫・横断する道路と鉄道が交差する地域となっており、今もなお交通の要衝になっている。
鉄道ではJR鹿児島本線と西鉄天神大牟田線、九州新幹線が縦断し、JR久大本線と長崎本線、西鉄甘木線、甘木鉄道が横断している。九州地方における流通の大動脈が筑後川流域に集中しており、こうした交通網を利用した工業団地や流通団地が多く立地しているほか、福岡都市圏などへの通勤・通学客が多く利用する交通集中地帯でもある。