Витоки річки знаходяться на межі Монголії та Китаю. З Китаю під назвою Чорний Іртиш тече до Казахстану і впадає у проточне озеро Зайсан. Іртиш витікає з озера Зайсан і через Бухтармінську, Усть-Каменогорську, Шульбинське водосховища (ГЕС) у районі Ханти-Мансійська впадає в Об.
Витоки Іртиша знаходяться на кордоні Монголії та Сіньцзян-Уйгурського автономного району Китаю, на східних схилах хребта Монгольський Алтай. З Китаю під назвою Чорний Іртиш, Ерцисіхе він потрапляє в Казахстан, проходить через Зайсанську улоговину, впадає у проточне озеро Зайсан.
Друга черга каналу протягнеться до Жезказгану. Канал забезпечує водою Павлодарську, Карагандинську області. Ліві притоки Іртиша – Їшим і Тобол – протікають по північних областях Казахстану і впадають у Іртиш за межами республіки. Протягом 618 кілометрів Іртиш протікає по китайській території.