En su cabecera el Matarraña es un río con un importante caudal relativo pese a lo reducido de su cuenca (11 l/s/km2) con una importante aportación subterránea, aunque este caudal se ve muy mermado por un trasvase situado a pocos kilómetros de su nacimiento y que sangra de manera considerable su caudal, mermándolo hasta tal punto que no se recupera hasta recibir a su más importante afluente en la cabecera, el río Ulldemó.