上流域では中国山地の山々を流れ深い谷を形成し、中流域では吉備高原のなだらかな丘陵地や扇状地性の盆地（落合盆地）などを形成しながら蛇行している。また、下流域では旭川の堆積作用および中世から現代にかけて盛んに行われた干拓によって岡山平野が形成されている。岡山市の中心市街地は山間部から開けた谷口から干拓によってできた低平地にかけて位置している。
歴史.
古代から中世.
龍ノ口山西部の分岐点から東に分流した流路は、現在の高島地区を南東方向へ流れ、操山東部が河口であった。龍ノ口山西部の分岐点から南に分流した流路は、さらに東西に分かれ、一方は現在の八幡・原尾島・門田屋敷各地区あたりを南西方向へ流れ、後楽園東部をから現在の流路より少し東を蛇行しながら南流し、青江地区あたりが河口であった。もう一方の南流は現在の西川や市役所筋あたりを蛇行しながら南流し、大供あたりが河口であった。両分流に挟まれたデルタ地帯は大島原（大洲原）と呼ばれた。龍ノ口山西部の分岐点から西方へ分流した流路は、さらに南北へ分岐し、北流は現在の津島を西流し、笹ヶ瀬川と合流、吉備の中山東南部で海へ注いだ。一方、南流は現在の岡山駅北側の一帯を南西へ流れ、野田あたりに河口があったといわれる。現在の西川や座主川、観音寺用水などは、廃川後の旧河道を利用して作られている。
現在の岡山県総合グラウンド（岡山市北区）に位置する津島遺跡では、縄文～弥生時代の住居跡および水田跡が検出され、旭川からの水を導入した用水路の跡も検出されている。ヤマト王権を脅かすほどの強大な権力をもっていた吉備が存在していた古墳時代には、流域に数多くの古墳が築造された。奈良時代から鎌倉時代には平野の開墾が進み、大安寺荘や鹿田庄をはじめとした荘園が数多く開かれた。室町時代には、物資輸送の手段として高瀬舟の運行が始まっていた。
近世.