從阿克蘇河河口起到沙雅縣東南的哈達墩是塔里木河的上段。
上段河流坡降較大，側蝕劇刷烈，河曲發有，河漫灘廣闊，主流擺動很頻繁，洪水期河面很寬。
哈達墩到尉犁縣南面的群克爾為中段，地勢特別平坦，河道分汊多，洪水期沒有固定河槽，水流漫溢分散，注入河間窪地，形成臨時性的湖沼。河道南北遷徙最寬達120～150千米。
汊流中最大的是烏斯曼河，當塔里木河流量為10～30立方米秒時，烏斯曼河進水量為90～95％，當塔里木河流量為30～80立方米/秒時，占80～90％，流量為80～130立方米/秒時，占70～80％。
烏斯曼河向東北流入羅平洛克湖，途經納賽爾湖、貝勒克奇寧湖，拜爾迪湖等沼澤注地，洪水期連成一片近20平方千米的水面，這些水量最終損耗於蒸發。
由於洪水每年泛濫，也抬高了地下水位，生長了大面積的胡楊林（包括灰楊）和蘆葦，成為牧場。
群克爾以下到台特馬湖為下段。
塔里木河每年7～9月徑流量由阿克蘇河、和田河、葉爾羌河三條河流供給。阿克蘇河約占72.0％，和田河為22.5％，葉爾羌河僅5.5％。
一年中的其他時間都由阿克蘇河供水。6月前塔里木河的水流只能到達鐵干里克附近的大西海子水庫。
英素以下河道凹岸深潭中有時有積水，河寬70～80米，河岸高2～3米，兩岸有高大的新月形沙丘。
再向南河道越來越窄，婉蜓於胡楊林中，上世紀末胡楊大量枯萎死亡。塔克拉瑪於與東南的庫魯克沙漠有靠擾的危險，台待馬湖也早已乾涸成為一片鹽鹼灘。
根據塔里木河各段的水文站資料，在上段的阿拉爾站，每年有49億立方米水量下泄。
在中段的大壩站至卡拉站區間耗水21億立方米，平均每千米耗水710萬立方米，其中除了灌溉等用水外，中段的烏斯曼河的耗水量達到13億立方米，可見塔里木河中段是全河無謂消耗水量的主要河段。
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