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主流上游名為'''[[北港溪 (南投縣)|北港溪]]'''，發源於標高2,532公尺之[[更孟山]]南側<ref>[http://web.thu.edu.tw/deborah/www/index2/stream/i_stream.htm 東海山社溯溪館：烏溪]</ref><ref>[http://nrch.culture.tw/twpedia.aspx?id=1484 〈烏溪〉，《臺灣大百科全書》]</ref><ref>一說發源於[[中央山脈]]的[[合歡山|合歡主峰]]西側，亦即主張北港溪以瑞岩溪為源流，[http://www.wra.gov.tw/ct.asp?xItem=20075&CtNode=4356 經濟部水利署水利櫥窗：讓我們看河去（重要河川）--烏溪] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20151029173741/http://www.wra.gov.tw/ct.asp?xItem=20075&CtNode=4356 |date=2015-10-29 }}</ref>，向南南西流至經翠巒、[[紅香]]、溪門，於馬家附近匯集[[瑞岩溪]]，續流至瑞岩後轉西偏南，經萱野、新生社（眉原）、互助、清流、梅子林、北港、國姓，於柑子林與[[南港溪 (南投縣)|南港溪]]會合，改稱烏溪。經過河階、沖積扇及彰化人口聚集地之後，烏溪於臺中市[[龍井區]][[麗水里|麗水-{里}-]]與[[彰化縣]][[伸港鄉]][[全興村]]之間注入[[台灣海峽]]，5-9月是豐水期，約占全年70%的流量，其中流量最高在6月，枯水期為每年的1、2月<ref name="multiple">台灣的河川 林孟龍/著ISBN 978-957-30493-8-8 2002年4月出版</ref>。

烏溪為臺中市與彰化縣之界河。流域包含[[南投縣]][[埔里鎮]]、[[國姓鄉]]、[[草屯鎮]]，臺中市[[霧峰區]]、[[烏日區]]、[[大肚區]]、[[龍井區]]，與彰化縣[[伸港鄉]]、[[和美鎮]]、[[彰化市]]、[[芬園鄉]]等鄉鎮。