Vista de la desembocadura del río en el Océano Pacífico.El río Biobío nace en la ribera oeste de la laguna Galletué, en la reserva nacional homónima. El río avanza en dirección al oriente y, algunos kilómetros adelante, el río recibe las aguas de la cercana laguna Icalma. Lentamenta comienza a virar su curso hacia el nornoroeste recorriendo los valles cordilleranos de forma serpeante y recibiendo los caudales de algunos ríos menores, como el Lonquimay y el Rehue. El "Alto Biobío" comienza a encajonarse en las laderas precordilleranas, aumentando la velocidad de sus aguas.
Al internarse en la depresión intermedia, el río corre entre laderas planas aumentando de entre 60 a 120 metros de ancho, reduciendo su velocidad lo que permite la navegación en algunas zonas. Ya en su curso medio, desemboca el río Vergara en las cercanías de Negrete, drenando gran parte meridional de la cuenca al recibir aguas de ríos como el Malleco y el Renaico, que constituyen una red de drenaje paralela al Biobío en sentido noroeste de gran parte de la zona cordillerana septentrional de la Región de la Araucanía.
Al oriente de la Cordillera de la Costa, cerca de las ciudades de San Rosendo y La Laja, desemboca el Río de La Laja, el principal afluente del Biobío considerando su caudal. El río continua su curso aumentando su ancho considerablemente llegando a los dos kilómetros al desembocar al Océano Pacífico cerca de San Pedro de la Paz, Gran Concepción.
El Alto Biobío tiene un régimen esencialmente nival por lo que su caudal aumenta en el verano por el deshielo cordillerano. Sin embargo, a medida que diversos cauces pluviales se unen al río principal especialmente en la zona media del río, éste cambia a características de régimen mixto. El cauce del Biobío, medido en la zona de la desembocadura, logra sus máximas cifras durante los meses de octubre y noviembre aunque se mantiene alto entre mayo y septiembre, decayendo notablemente entre enero y abril
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