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長野県東信地方、北佐久郡軽井沢町西部、浅間山の南にそびえる石尊山の東側（標高1,500メートル）に端を発し、南南西の方向で直線的に流れ、御代田町を経て佐久市塚原にて流れを西に変え、塩名田で千曲川（長野県内における信濃川の呼称）に合流する。長さは17キロメートルである。
水の色は、わき出た直後こそ澄んでいるものの、硫化鉄や遊離炭酸を多く含んでいることから、数十メートル流下するうちに褐色に濁る。源泉から下流の標高1,000メートル地点までの間の川底には、赤みがかった褐色の沈殿物が厚く積もり、固まっている。
源泉の近くには褐色の水を湛える血の池やおはぐろ池があり、さらにそこから若干下ると落差9メートルの滝になっており、これは血の滝または赤滝と呼ばれている。
流れる途中で支流や地下水が合流し、軽井沢町を過ぎて御代田町に入るころには水量が増え、色も薄めの黄白色となる。しかし、下流の佐久市と接する御代田町の小田井（標高770メートル）では、水の色が黒みがかった黄白色となる。
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