地質は、右岸側（流域北側）はほぼ花崗岩。左岸側（流域南側）と井原市内は粘板岩が多くそれに流紋岩や変輝緑岩及び変斑れい岩が貫入する。河床材料はシルトや砂など細粒度が多い。
防災.
国土交通省が公開する各防災情報は以下の通り。
沿革.
山陽道.
流域の神辺町上・下御領、湯野では縄文時代から中世・近世までの遺跡が発見されている。遺跡の底には粘土質が堆積していたことから、周辺河川も含めて古くから河川氾濫していたと考えられている。また弥生時代の遺跡では吉備系や山陰系の土器が発見されていることから、古くから他地方との接点があったと考えられている。令制国では吉備国から備中国と備後国に分割され、その境は流域を縦断するようになった。
中世までの高屋川は、山野川（小田川上流部）からの川水が井原から西側に流れて高屋川に合流していたため、その水量は今よりも豊富であったと推定されている。また中世まで高屋川と芦田川は片山の東側で合流していた。神辺平野は高屋川以外にも神谷川・服部川など他の芦田川支流からも川水が流下していたため広い範囲で低湿地帯だったと推定されている。神辺は陸運・水運の要所として栄え、それを支配できる位置に神辺城が築かれ、その城下町としても発展した。
戦国時代、高屋川の流域には城がいくつも作られ、神辺合戦など所領を巡って合戦が続いた。
江戸時代当初、当地は広島藩主福島正則が治めた。近世山陽道（西国街道）が整備され、備後と備中の国境に高屋宿が、そして神辺宿、井原に七日市宿が宿駅として置かれた
福山藩による改修.
福山藩は福山城下を洪水から守るため積極的な治水工事を行った。その代表的なものが神辺平野での芦田川流路改修になる。それに伴い高屋川と芦田川の合流地点は片山の東側からより南に移された。現在の神辺平野内の各支流の流路はこの福山藩による改修で決まったものと言われている。更に井原に堤防を築き高屋川上流部の山野川を小田川（高梁川水系）に付け替えた。一方で、福山城の堀と福山上水への水は芦田川と高屋川の合流地点から取水した。
水質改善.