Il Tagliamento nasce presso il Passo della Mauria, 1195 metri di quota, sulle pendici del Monte Miaron, lungo lo spartiacque con il Piave. Fino a Forni di Sotto la sua valle è molto incassata e presenta una forte pendenza; solo in qualche tratto il letto si fa ampio ed alluvionato per allargarsi definitivamente solo a Socchieve, dopo aver aggirato con un'ampia ansa il Monte Corno. In questo primo tratto il fiume scorre ai piedi dei massicci dei Monfalconi e del Pramaggiore a sud e del Bivera e del Tinisa a nord, raggiungendo la sua massima pendenza pari al 24 per mille. Dopo Socchieve il letto si allarga progressivamente raggiungendo una larghezza media di 700 metri e assumendo la tipica conformazione a canali intrecciati, che accompagnerà il corso fino alla bassa pianura. Il Tagliamento scorre qui con direzione ovest-est sul fondo di un'ampia valle d'origine glaciale,fino alla confluenza con il torrente Fella, presso l'abitato di Carnia. In questo tratto il fiume riceve da sinistra le acque di quattro importanti affluenti: il Lumiei,il Degano ed il But, che provengono dalla Carnia, ed il Fella, appunto, che drena tutto il settore orientale
del bacino.
 
Caratteristiche principali di questi corsi d'acqua sono di avere un bacino idrografico di notevole superficie,  un reticolo idrografico sviluppato e portate considerevoli. Il Fella in particolare, con il suo bacino di 700 kmq (pari ad un terzo dell'intero bacino tilaventino), è il maggiore affluente del Tagliamento. La sua cattura da parte di quest'ultimo avvenne durante l'ultima glaciazione, quando il Tagliamento
abbandonò l'antico letto che passava per la valle dove ora si trova il lago di Cavazzo.
Altri piccoli affluenti confluiscono nel Tagliamento: tra essi sono degni di menzione il Vinadia ed i Rivoli Bianchi di Amaro in sponda sinistra e l'Ambiesta,

 
Codroipo - Ponte ferroviario sul Tagliamentodella
  che alimenta l'omonimo bacino idroelettrico, in sponda destra.(vds cartina del bacino idrografico)
Dopo la confluenza con il Fella, il Tagliamento aggira il Monte San Simeone, piega decisamente verso sud e sbocca nella Piana di Osoppo, dove anticamente si trovava un lago di origine glaciale riempito in seguito dalle alluvioni tilaventine. Qui una cospicua perdita sotterranea penetra nel materasso ghiaioso della Piana, dando così luogo a numerose risorgive che sono drenate principalmente dal Fiume Ledra. Deviato dalla morena, il Tagliamento si scava quindi un varco tra i pendii meridionali delle Prealpi Carniche ed il Monte Ragogna, affacciandosi sulla pianura
attraverso la stretta di Pinzano: qui nel breve scorrere di 3 km, la larghezza del letto passa dai 1500 metri di Cornino ai 150 della stretta. In questo tratto il Tagliamento riceve sulla sinistra il Venzonassa ed il Pozzalons, che provengono dalla zona prealpina situata a nord di Gemona, e più a valle, di fronte a Cornino, il fiume Ledra: un cospicuo fiume di risorgiva recentemente fatto oggetto di lavori di bonifica idraulica e di captazione idrica.Gli affluenti più importanti sulla destra idrografica sono il Leale, che raccoglie anche le acque provenienti dal lago di Cavazzo, e l'Arzino che, per ampiezza del bacino e apporto idrico, è uno dei maggiori affluenti dellaintera asta fluviale.
Dopo aver attraversato la stretta di Pinzano,il fiume scorre tra i terrazzi digra-danti dell'alta pianura allargando il suo letto fino a 2 Km, mentre leacque sono progressivamente as-sorbite dal materasso ghiaioso.All'altezza dell'abitato di Cosa, dove il Tagliamento riceve le acque del suo ultimo affluente di destra, il Cosa appunto, il terrazzo sfuma e ad esso si affianca l'argine che accompagnerà il fiume fino alla Foce.
Nei pressi di San Vito al Tagliamento il fiume attraversa la fascia delle risorgive, vale a dire la zona di transizione tra le ghiaie dell'alta pianura e gli elementi fini (sabbia e argilla) della bassa pianura. E' questo un tratto di transizione anche per la morfologia fluviale, che passa gradualmente dalla conformazione a canali intrecciati su fondo prevalentemente asciutto e ghiaioso, tipico dell'alta e media pianura, a quella con letto meandriforme e portata costante tipica invece della bassa pianura a pendenza limitata. L'emersione della falda avviene tra Rosa e Carbona, prima con la formazione di lame d'acqua isolate, poi con corsi d'acqua persistenti che si uniscono in un'unica corrente nei pressi del ponte di Madrisio. Qui il corso, rimpinguato dalle acque del fiume Varmo, ultimo affluente del Tagliamento, si restringe fino a 150 metri e diventa più sinuoso. A Ronchis la sinuosità si accentua e il fiume assume quella conformazione meandriforme che lo accompagnerà fino alla foce, scorrendo quasi pensile sulla pianura bonificata. La foce è costituita da un delta formato negli ultimi otto secoli dalle sabbie trasportate dal Tagliamento stesso e che le correnti marine hanno distribuito ai suoi lati. Attualmente tali correnti fanno sì che il materiale trasportato si accumuli in prevalenza sul litorale veneto, fino all'altezza di Jesolo, provocando in tal modo l'avanzamento verso il mare di tale linea di sponda.