แม่น้ำยมเป็นแม่น้ำที่มีต้นกำเนิดอยู่ในป่าดงดิบสูงชันสลับซับซ้อนบนเทือกเขาผีปันน้ำและเทือกเขาแดนลาว ซึ่งอยู่ในเขตจังหวัดพะเยาและแพร่ โดยมีแม่น้ำงิม และ แม่น้ำควร ไหลมาบรรจบกันที่บ้านบุญยืน ตำบลนาปรัง อำเภอปง จังหวัดพะเยา มีความยาวประมาณ 735 กิโลเมตร กระแสน้ำไหลผ่านที่ราบสูงของอำเภอปง อำเภอเชียงม่วน จังหวัดพะเยา
ผ่านจังหวัดแพร่ สุโขทัย พิษณุโลก และพิจิตร ไปบรรจบกับแม่น้ำน่านที่ตำบลเกยไชย อำเภอชุมแสง จังหวัดนครสวรรค์ ก่อนแม่น้ำน่านจะไปรวมกับแม่น้ำปิง ที่ตำบลปากน้ำโพ อำเภอเมืองนครสวรรค์ จังหวัดนครสวรรค์ เกิดเป็นแม่น้ำเจ้าพระยา แม่น้ำสายสำคัญของพื้นที่ราบลุ่มภาคกลางของประเทศไทย สภาพโครงสร้างทางน้ำของแม่น้ำยมมีลักษณะแบบกิ่งไม้ ประกอบด้วยลำน้ำสาขา 77 สาย ระดับน้ำสูงสุดในฤดูฝน ลดลงเมื่อถึงฤดูหนาว และต่ำสุดในฤดูร้อน ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงตามอิทธิพลของลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้และลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ ชนิดและปริมาณพันธุ์ไม้ในพื้นที่ลุ่มแม่น้ำยมเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล คือ มีมากในฤดูหนาวและฤดูร้อน ลดลงในฤดูฝนซึ่งเป็นช่วงที่ระดับน้ำสูงและกระแสน้ำไหลแรงจนทำให้พืชใต้น้ำและบนผิวน้ำถูกพัดพากระจัดกระจายไป พืชใต้น้ำมีเพียงชนิดเดียวคือสาหร่ายหางกระรอกซึ่งเจริญเติบโตได้ดีที่สุดในฤดูร้อน เนื่องจากระดับน้ำไม่สูงมาก แสงแดดสามารถส่องถึงได้ นอกจากนี้ยังพบต้นกก พืชที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อม โผล่พ้นน้ำกระจายอยู่ทั่วไป แม่น้ำยมมีพืชชายน้ำหลายชนิด เช่น หญ้าคา หญ้าแพรก แขม และอ้อ ในแม่น้ำยมมีปลาน้ำจืด 38 ชนิด ปริมาณปลามีมากที่สุดในช่วงฤดูฝนถึงต้นฤดูหนาว ปลาที่พบมาก ได้แก่ ปลาตะเพียน ปลาสร้อย ปลาซิว และปลารากกล้วย