通天河幹流段，是指沱沱河在囊極巴隴與當曲會合處至巴塘河匯口處的長江上遊幹流河段。古籍《曲園瑣記》中有“通天河相傳為天河下遊”的記載，顧名思義，是通往天都的河。藏語意為“直曲”，意為“牦牛河”，古時認為源於犁牛石下。位於青海省玉樹藏族自治州境內，自囊極巴隴起流經青海省治多縣、曲麻萊縣、稱多縣、玉樹市。至巴塘河口始稱金沙江。通天河幹流呈弓形，全長828公裏。 自囊極巴隴至楚瑪爾河口長278公裏稱通天河上段，屬江源地區；自楚瑪爾河口至巴塘河口長550公裏稱通天河下段，不屬江源地區。
通天河自囊極巴隴至楚瑪爾河口長278公裏稱通天河上段，屬江源地區。自囊極巴隴起向東北流長約31公裏左岸有然池曲註入。通天河又曲折東流約30公裏，左岸有冬布裏曲（長約60公裏）、達哈曲（長約49公裏）匯入，再東流約40公裏，有莫曲從右岸匯入。囊極巴隴以下14公裏，通天河流經巴顏傾山區，形成長約10公裏的寬淺峽谷。兩岸山高為250～350米，相距2～3公裏，由上三疊統結劄群灰巖與碎屑巖組成，谷底寬0.5～1公裏，前人稱之為馬日給峽。河流出峽後進入壹小盆地，除莫曲口附近河谷較寬外，壹般寬為4～5公裏，水流遊蕩於寬淺河床上，分汊較多，流長達80公裏左右。通天河自莫曲口東流4.9公裏，右岸有勒采曲（長約25公裏）註入，又東北流約31公裏，牙哥曲自右岸來匯。勒采曲以下，通天河折向東北，進入冬布裏山區，形成長28公裏的峽谷段，兩岸為結劄群灰巖。河谷越向下遊越狹窄，斷面由寬淺梯形過渡為V形。谷底寬100～200米，河槽單壹，峽谷下遊有牙哥曲匯入，此段峽谷被稱為牙哥峽。牙哥曲匯口附近河谷開闊，以下兩岸山高漸增，由100余米增至300余米，由三疊系板巖，硬砂巖構成。山頂相距3～4公裏，谷底寬1～2公裏，水流分汊遊蕩。經80余公裏至科欠曲以下轉向南東東，沿長約50公裏、寬約12公裏的谷地流動，直至楚瑪爾河口。谷地內分汊多達10余股，各汊間並往往有潛流互通，造成泉湧現象。通天河納牙哥曲後，又北流轉東北約31公裏，在左岸先後納夏俄巴曲（長約57公裏）和北麓河。通天河繼續東流轉東北53公裏，有科欠曲（口前曲）自右岸匯入。通天河又東流約48公裏，左岸納勒池曲（長約81公裏）、那曲（長約42公裏），呈多汊辮狀，水流散亂。再東流約14公裏，與楚瑪爾河垂直相匯於海拔4388米的拉栽尕薄棚安山下。
通天河上段囊極巴隴至楚瑪爾河口長278公裏，平均坡降約0.9‰，總體流向為北東東。沿程多次曲折，當河流橫切區域構造時，往往形成寬淺峽谷，而在順應區域構造或盆地時，則呈現遊蕩性型。沿河地質較多出現紅色砂巖和礫巖，並有千枚巖。
通天河上段支流組成平行水系，除科欠曲外，源頭均無冰川發育。右岸支流位置偏南，因降水較豐，水量較左岸支流為大。通天河上段主要壹級支流有11條；湖泊3110個，其中湖面積大於10平方公裏的2個，0.5～10平方公裏的湖泊27個。
通天河自楚瑪爾河匯入口至巴塘河口止為通天河下段，全長550公裏。河東南流36公裏，有邦巴湧（長約30公裏）自右岸註入。又曲折東流33公裏，色吾曲自左岸匯入。通天河納色吾曲後，曲折東南流約59公裏至白拉塘，河谷展寬，河寬約100米，水深約7米。有登恩湧（長約50公裏）自左岸註入。在登恩湧口對岸，有長約39公裏的查仁其九註入。通天河又繼續東南流約36公裏，有聶恰曲自右岸註入。
通天河又東南流約49公裏納登額曲。登額曲註入後，通天河進入峽谷段，河谷壹般寬約100米，水面寬約60余米。通天河又曲折東南流約95公裏有德曲自左岸來匯。通天河繼續曲折東南流約62公裏於左岸納細曲。通天河又曲折南流24公裏，有益曲自右岸匯入。
通天河又曲折蜿蜒東南流，沿途系峻嶺、峽谷，陸續有浪西科（右）、查拉隴（左）、拉湧（左），等小河註入，過仲達鄉駐地後至直門達水文站斷面，流程約150公裏。直門達水文站斷面下0.8公裏為通天河大橋，橋下遊不遠有歇武系曲由左岸註入通天河。通天河又流長約5公裏至巴塘河口，巴塘河由右岸匯入。
從楚瑪爾河匯口以下至登額曲匯口段，為江源高平原丘陵向高山峽谷的過渡地帶。兩岸階地發育，山頂相對高度100～500米。河谷向下遊逐漸束窄，水面寬150～200米，中泓水深2～3米，多砂礫卵石河床。登額曲匯口以下為高山峽谷區，幹流迂回穿流在峽谷間，兩岸山頂相對高度增至400～600米，水面寬50～200米，中泓水深4米以上。
長江自江源至玉樹巴塘河口以上，流域面積總計約14萬平方公裏，幹流河長為1174公裏。