温榆河发源于北京市燕山南麓的昌平、延庆、海淀一带山区，东沙河、北沙河、南沙河三条支流在昌平区沙河镇汇聚成温榆河干流，沿途依次汇入蔺沟河、清河、龙道河、坝河、小中河等支流。温榆河属于北运河水系上游干流河道。

    北运河是海河北系四大河流之一，是北京市中部地区的主要排水河道，境内干流总长90.3公里。北运河干流分为两段，通州区北关拦河闸以上称温榆河，以下称北运河。温榆河干流自沙河闸至北关拦河闸，河道全长47.4公里，流域面积2478平方公里。

    历史上的温榆河，曾经对京北的政治、经济发挥过重要的作用。南北沙河在明朝就成为两岸农田灌溉的重要水源。明朝隆庆六年(公元1572)，朝廷派军士3000人，疏通了南沙河至通州渡口的70公里河道。从此，昌平驻军及守陵、建陵军民的口粮，便由江南经北运河直抵昌平境内。万历年间，为加大南沙河水量，又将小清河引入南沙河。此后，南沙河便成为京北一条水路运输动脉。

    然而，近二十年，温榆河两岸人口骤增、企业密集，大量生活污水、工业废水注入南北沙河。尤其是北沙河，每到夏季臭气弥漫。南沙河不要说金翅鲤鱼，连螺蛳、河蚌也已濒于绝迹。昔日一脉清流的温榆河，已成为一条污水沟。流域内有783个排污口，年排污量占本市总排污量的三分之一。