Adını akarsu yatağının tabanında bulunan, 3. zaman ortalarında çökelmiş Kırmızı renkteki kumlu-killi tortudan alır. Sivas' ın Zara ilçesinin doğusundaki Kızıl ve Dumanlı Dağları' ndan kaynaklanır. Batıya doğru akarak İmranlı ve Zara önünden geçer. Hafik yönünde güneybatıya yönelir. Sivas' ın 2 km. güneyinde soldan Tecer Suyu' nu, sağdan Kanlıırmak' ı alır. Daha sonra güneybatıya doğru akışını sürdüren Kızılırmak, Kaseri' nin 30 km. güneyinden geçer ve soldan Karasu' yu alır. Avanos önünde en güney noktasına varan ırmak, doğrultu değiştirir; önce batıya, Gülşehir önünde de kuzeye yönelir. Kırşehir' in 17 km. güneyinden geçip kuzeye doğru akar. Bu bölgedeki darboğazlarda ırmak üzerinde iki büyük baraj kuruludur: Hirfanlı ve Kesikköprü barajlarından sonra güney-kuzey doğrultusunda Kalecik önlerinde kuzeydoğuya akar. Çankırı' nın güneydoğusunda, soldan Acısu ile, sağdan en uzun kolu olan Delice ırmakla bileşir. Kuzey Anadolu dağları arasından geçip Tosya Ovası' ndan gelen Devrek Çayı' nı aldıktan sonra set bir kıvrımla kuzeydoğuya döner ve Gökırmak' la birleşir. Hemen sonra keskin bir dirsekle önce güneydoğu, sonra kuzeydoğu doğrultusunda bir yaya çizen ırmak ormanlık dar boğazlardan geçer. Bafra önünde büyük bir delta ovası oluşturur ve tek bir kol halinde Bafra Burnu' ndan Karadeniz' e dökülür. Akışı oldukça düzensiz olan ve havza alanı 78 180 km2', uzunluğu 1335 km.' yi bulan Kızılırmak' ın suları yazın alçalarak Ağustos' ta en düşük düzeye iner. Şubat ayından sonra sürekli yükselen su düzeyi Nisan ayında en yüksek noktasına ulaşır.