Pren el nom de Besòs (esmentat ja el 909) des de la confluència, prop de Montmeló, dels dos primers. Encapçala la seva conca —1 029 km2— la Serralada Prelitoral, des dels relleus de Sant Llorenç del Munt als contraforts occidentals del Montseny. Desguassa a la Mediterrània, entre Barcelona i Badalona, per un petit delta que la mar va destruint. Travessa la Serralada de Marina per l’estret de Montcada, via de penetració al Vallès; la vall del Congost —el seu afluent principal—, encaixada profundament en el muntanyam de capçalera, és la via natural d’accés a la plana de Vic i cap als Pirineus. De poca aigua, el cabal d’aquests rius se soterra a l’estiu en els al·luvions dels llits fluvials, cosa que fa que restin gairebé secs. Aquests cabals són àvidament recercats amb captacions profuses per a ús domèstic, per a regatges i per a usos industrials, a causa de la forta demografia de la conca i de les necessitats de nuclis com ara Sabadell i, sobretot, Barcelona, que té al Besòs antigues captacions i nombrosos pous. Els més importants foren, respectivament, el rec Comtal, del qual el 1965 se suprimí definitivament el subministrament d'aigua potable, i els Pous de Montcada, que ho feren el 1989. En contraposició amb l’habitual indigència estiuenca, es produeixen inundacions episòdiques, generalment tardorals. Com a ritme normal, el Besòs té tres èpoques d’aigües altes: pel març amb la fosa de les neus, pel maig amb les pluges primaverals i pel desembre amb les pluges tardorals; les aigües baixes són per l’agost.
El curs baix del riu i els seus marges esdevingueren, des de mitjan segle XX, una zona cada cop més degradada a causa de l’abocament persistent de residus industrials i de la forta pressió demogràfica. La canalització del tram final els anys setanta accelerà aquest procés. L'any 1977 s'instal·là la primera depuradora, a Sant Adrià de Besòs, que fou renovada totalment el 2005 i es convertí en una de les depuradores cobertes integrades al teixit urbà més grans del món i la de més capacitat de processament de Catalunya. El 2002 entrà en servei una segona depuradora a Montcada i Reixac. Els projectes i les obres de regeneració del riu tingueren una fita l’any 2004 amb la inauguració, a l’abril, del Parc Fluvial del Besòs que, amb una superfície de gairebé 113 ha al llarg de més de 8 kilòmetres dins dels termes de Barcelona, Sant Adrià de Besòs, Santa Coloma de Gramenet i Montcada i Reixac conforma un ampli espai públic a banda i banda del riu habilitat per a l’oci a l’aire lliure, que ha permès, a més, la recuperació de la flora i la fauna autòctones.