このように三徳山は天神川流域で最も急峻な奇峭を成しており、古来から霊峰として厳しく保護されてきた。その結果、原生植性が手付かずで残っているほか、高低差の激しい地形から、南方系の植物の北限と北方系の植物の南限が混在しており、植物学上貴重な地域とされている。
川はその後、三朝温泉の中心地を流れる。三朝温泉は、もともと三徳川の左岸に源泉が湧出しており、最も古いとされる「株湯」をはじめ、左岸に温泉施設街が形成されている。後に右岸でも温泉が開発され、右岸には大型の宿泊施設が並ぶ。温泉周辺には、映画の舞台になった「恋谷橋」、三朝温泉のシンボルとされる「三朝橋」などが架かる。
主な支流.
※本節では上流側から記載する。
小鹿川.
源流は三国山の北麓に発し、ブナやミズナラの原生林を経て三朝町中津地区に出る。中津地区は下流の険谷に阻まれて隔絶された集落で、平将門の末裔や平清盛の庶子や安徳天皇の子孫が土着したという平家の落人伝承がある。そのほか後述するように、上流域は隠遁した武士団や木地師、鉱山師などの職業集団による限定的な開墾が行われたが、菅ヶ谷筋のようにそのいくつかは既に無人集落となって廃れている。
加茂川.
福吉川との合流後、加茂川は北へ転じて小河内（おごち）地区へ入る。小河内地区の上流側の入り口にある支流・高勢川には農協の小河内発電所が設けられている。小河内は、かつての「中の谷」の中心地域で、特に製鉄で栄え、鉄山で使役された馬が多いことから「馬場の平（なる）」とも称された。
中部ダム計画.
諸元.
※流域面積には支流を含む
主な橋梁.
恋谷橋.
三朝橋.
新横手大橋.
環境.
小鹿川では、カワムツ、カマツカ、ドンコ、シマドジョウといった中流性の魚類が上流まで遡って進出しているとともに、逆に渓流性のイワナやアマゴが中津ダムを越えて上流域まで下ってきており、上流域の小鹿渓ではこれらの魚が混在している。タカハヤやカジカなどの上流性の魚はほぼ全域でみられた 。ウグイも全域で観察されたが、これは中津ダムの影響があると考えられている。