川は水を運搬するだけでなく、水流によって川底や川岸の土砂や岩石を削りとり、長期的には峡谷を形成しながら谷を下方へと沈下させてゆく作用を持つ。このような川の作用を侵食作用と呼ぶ[9]。

河川の水源は湧水や泉などが多い。山岳地帯に存在する湧水や泉から河川は始まり、渓流として山岳の斜面を流れ下るうちに各地の水源からの流水を合わせて沢となり、太い流れとなっていく。こうした源流部においては勾配が急であるため河川の侵食作用が激しく、山体は徐々に侵食されていくが、特に侵食がはげしい河川において侵食の先端が他の河川に到達した場合、前者の河川が後者の河川の上流部を丸ごと奪ってしまう場合が存在する。これを河川争奪と呼ぶ。河川争奪が起きた場合、奪った側は流量の増大によって侵食力が大きくなり谷が深くなる一方、奪われた側は、奪われた地点から下流においては流量の低下によって土砂を運搬することができなくなり、残った支流からの土砂が堆積するばかりになるため、広い谷が形成される[10]。また、山岳地帯において侵食は一様ではなく、水流が断崖に出た場合や、河床の地質が固く侵食が食い止められる場合には侵食に段差ができ、この場合水流は滝となって落差をつけ垂直に落下する。

なお、河川は海岸で途切れてしまうわけではなく、海底谷をなして海洋のかなり深くまで地形的に連続していることがある。これは、氷期などによって海面が低下した際に河川がそこまで流れ込んでいたものが、そのまま残されたものである[11]。また、海に流れ込んだ河川の水はしばらくの間周囲の海水とはある程度異なった水塊をなすことが多く、アマゾン川のように非常に水量の多い河川の場合、河口から数百km先においても周囲とは明らかに塩分濃度や成分の違った水塊となっている[12]。
運搬作用詳細は「運搬作用」を参照

川によって侵食された粘土や砂礫は、流水に溶解したり、単に流されることによって、より下流へと運搬される[13]。このような川の作用を運搬作用と呼ぶ。

川の下流に堆積する堆積物のうち、特に礫や巨礫などの砕屑物は角が丸くなっているものが多い。これは岩石が砕屑された際には切断面を残し角ばっていたものが、運搬によって徐々に削られて、角が丸くなるためである。
堆積作用詳細は「堆積」を参照

川が運搬する粘土や砂礫は、勾配の緩やかな下流付近で川の流速が弱くなることにより、その粒径によってふるい分けられながら、徐々に川底や河岸に集積され、堆積物となる。このような川の作用を堆積作用と呼ぶ。

山岳地帯から平野部に河川が流出する地点においては、山岳地帯で流れ込んだ大量の土砂が扇型に広がって堆積し、扇状地を形成する[14]。特に中流域において、地殻変動により地面が隆起した場合、河川が下刻してそれまでの河岸平野を高原上に取り残してしまう場合がある。これは河岸段丘と呼ばれ、段丘という名の通り河道に沿っていくつかの段をなすことが多い[15]。流れのうち、緩やかでよどみがあり深い地点は淵と、浅く急流となっている地点は瀬と呼ばれる[16]。また、堆積物が川の中央部にたまって陸地となることがあり、これを中州という[17]。河川が運んできた堆積物によって河川の下流部には広い平野が形成されることが多く、これを沖積平野と呼ぶ。後述の氾濫原や三角州も、沖積平野の一部である[18]。また、山岳部においても勾配の緩やかな地点においては上流からの土砂が堆積し、しばしば谷底平野が形成される。

河川の増水時に河道から水が氾濫する一帯を氾濫原と呼び、水が得やすく土地が肥沃なため古くから農業に利用されてきたものの、河川が増水した場合には当然本来なら水没してしまうため、それを抑えるために様々な治水が行われてきた地域でもある。氾濫原の河道のそばには河川が運んできた土砂が堆積して微高地をなすことが多く、これを自然堤防と呼ぶ[19]。これに対し、その背後に広がる低地は後背湿地と呼ばれる。なお、人類が堤防を建設して河道を固定した場合、上流から流れてきた土砂は河道の中に限定して堆積するため、河道自体が周辺の平野よりも高くなってしまう場合がある。これを天井川と呼ぶ[20]。特に下流部においては河道は蛇行することも多いが、洪水などでその流れがショートカットされた場合、残された旧河道にはしばしば河道の形の湖が形成される。これを三日月湖と言い、自然の流路変更のほか人間による河川改修によって流路が変更された場合などにおいても形成される[21]。

河口部には上流から流れてきた砂やシルトなどの堆積物が集まりやすく、大型の河川では三角州を形成することが多い。三角州といっても、堆積物の量や注ぎ込む海の状況によって様々な形状があり、海流が弱い場合はミシシッピ川のように海に長く張り出す形を取り、また強い場合はニジェール川のように、河口部では海岸線が膨らむものの直線的な海岸線となる。またガンジス川のように潮汐の影響が強い場合は、三角州のそれぞれの洲は沖合に細長く、また三角州全体では扇形に幅広く広がる[22]。三角州は上流からの肥沃な土が堆積しており、また河川の水も豊富なため、各地で農業開発が進められ、大穀倉地帯となっていることが多い。ガンジス川やメコン川、ナイル川のデルタ地帯がその例である。
種類
内陸河川

普通の川は高地を水源とし海洋に注ぎ込むが、内陸河川は海洋に注ぎ込む前に水量が大幅に減って海に注ぐことなく消滅してしまう川である。中華人民共和国内モンゴル自治区の黒河や北アメリカ大陸のグレートベースンが知られている。また、タリム川とロプノールのように海洋ではなく閉鎖された湖沼に注ぎ込むものもある。また砂漠などに水が飲みこまれてしまうものもある。ユーラシア大陸を流れるものの中には2000�qを超えるものもあるが、多くの内陸河川は海に注ぐ国際河川と比べ短い。

アムダリア川（2574km,　タジキスタン、アフガニスタン、トルクメニスタン、ウズベキスタン）

シルダリア川（2212km,　キルギス、タジキスタン、ウズベキスタン、カザフスタン）

タリム川（2030km,　中国）

ヴォルガ川（3690km,　ロシア）

オモ川（760km,　エチオピア）

シャリ川（949km,　中央アフリカ、チャド）

オカヴァンゴ川（1600km,　アンゴラ、ナミビア、ボツワナ）- 河口で世界最大級の内陸デルタであるオカバンゴ・デルタを形成する

ヘルマンド川（1130km,　アフガニスタン、イラン）

ワーバートン川（412km,　オーストラリア）- グレートアーテジアン盆地を流れエア湖に注ぐ
「内陸流域」も参照
小川長野県安曇野市にある大王わさび農場を流れる小川と水車小屋

　詳細は「Stream」を参照

川を大きさで言い分けるとき、大きなものを河川（river）、小さなものを小川（stream）と呼ぶこともある。明確な定義はないが、小川と呼ぶものは流量が少ないため川幅が狭く、川底が浅い[23]。小川の形成には主に3つの要素がある。表面流出、湧水、溝渠である。小川は淡水魚だけでなく、水辺に生息する小動物、昆虫、水草、低木などにとって欠かせないものであり、生息地分断化を抑制し生物多様性を保全する上で重要な回廊の役割を担っている[24]。