Sông bắt nguồn từ khối núi Ngọc Linh thuộc huyện Đắk Glei, tỉnh Kon Tum và đổ ra biển tại cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam, một nhánh chảy vào sông Vĩnh Điện để đổ nước vào sông Hàn, Đà Nẵng.
Dòng Thu Bồn đã đi vào thơ ca đẹp dịu dàng như hình ảnh nàng thôn nữ Chiêm Sơn. Truyền thuyết dân gian đất Quảng kể lại rằng vào một đêm trăng đẹp năm 1615, chúa Sãi Nguyễn Phúc Nguyên trong một chuyến tuần du Quảng Nam đã cùng Hoàng tử thứ hai lúc đó khoảng 15 tuổi là Nguyễn Phúc Lan, dạo thuyền trên sông Thu Bồn.
Khi thuyền rồng ngược dòng sông từ Dinh trấn Thanh Chiêm đến thôn Điện Châu, châu Đông Yên, Duy Trinh, huyện Duy Xuyên Duy Xuyên thì nghe một giọng hát trong ngần và quyến rũ của một thôn nữ từ một nương dâu bên bờ sông vọng tới theo làn gió mát. Cô gái hát rằng:
Tai nghe Chúa ngự thuyền rồng,
Thiếp thương phận thiếp má hồng nắng mưa...
Một lúc sau, cô gái lại hát tiếp:
Thuyền rồng Chúa ngự nơi đâu,
Thiếp thương phận thiếp hái dâu một mình...!
Giọng hát và lời ca của cô thôn nữ trong đêm thanh vắng đã làm rung động tâm hồn và xao xuyến trái tim của hoàng tử đa cảm Nguyễn Phúc Lan. Được phép của vương phụ, hoàng tử cho thuyền rồng men theo triền sông đi tìm tiếng hát. Khi lên bờ, bên bóng dâu xanh thắm nhuộm ánh trăng vàng, chàng trai vương bá đem lòng say đắm người thục nữ kiều diễm vừa độ trăng tròn rất mực đôn hậu là Đoàn Thị Ngọc, ái nữ của hào trưởng Đoàn Công Nhạn. Hình như cuộc kỳ ngộ này đã được sắp xếp từ trước bởi bàn tay Ông Tơ Bà Nguyệt xe duyên.
Hoàng tử Nguyễn Phúc Lan cùng cô thôn nữ Đoàn Thị Ngọc đã bén duyên nhau ở tuổi mười lăm và kết duyên trăm năm vào tuổi mười bảy và ban đầu họ chung sống cùng nhau tại Dinh trấn Thanh Chiêm.
Du lịch Sông Thu Bồn, du khách có thể bắt đầu từ bến tàu, thuê thuyền và đi dọc theo sông đến biển Cửa Đại. Thuyền bắt đầu xuất phát từ biến lúc 7h30 và hoàn thành chuyến đi lúc 9h30. Một hình thức khác là có thể thuê thuyền đi trong ngày từ sáng sớm dọc theo dòng sông Thu Bôn, đi ngược về thượng nguồn. Trên chuyến hành trình du khách có thể ghé vào các bải bồi để chơi cũng như tự tay nấu nướng những món ăn mà mình thích. Để có thể đi ngược về thượng nguồn du khách phải liên hệ với bến tàu để tìm thuyền đồng ý với hình thức này. Đa số công ty du lịch ở đây chỉ chở khách dọc sông Thu bồn từ bến đến biển Cửa Đại.