Cùng bắt nguồn từ dãy Trường Sơn, nhưng sông Ô Lâu không chảy thẳng ra biển như Bến Hải, Hiếu Giang hay Thạch Hãn, mà lại vòng về phía nam rồi đổ nước vào phá Tam Giang, trở thành một phần ranh giới tự nhiên giữa tỉnh Quảng Trị và thành phố Huế.