Landnáma skýrir á eftirfarandi hátt frá nafngift árinnar: „Þórarinn hét maður, son Þorkels úr Alviðru Hallbjarnarsonar Hörðukappa. Hann kom á skipi sínu í Þjórsárós og hafði þjórshöfuð á stafni og er áin þar við kennd”. (Þjór merkir naut)
Þjórsá er lengsta og næstvatnsmesta á landsins (364 m³/sek). Hún er 230 km löng og kemur næst Ölfusá að vatnsmagni (373 m³/sek). Hún er náttúruleg mörk milli Rangárvalla- og Árnessýslna og á nyrztu upptök sín í Bergvatnskvísl.

Efstu drög hennar eru aðeins 70 km sunnan við Akureyrarpoll. Skammt er á milli efstu draga hennar og Fnjóskár og Geldingsár, sem er þverá Jökulsár austari í Skagafirði. Rennslisstefna Þjórsár er til suðvesturs, þannig að hún fylgir í megindráttum sprungustefnunni á landinu. Þjórsárnafnið á við ána eftir að Háöldukvísl og Fjórðungskvísl hafa sameinast. Vatnasvið árinnar er u.þ.b. 7530 km², en mestan hluta vatnsins fær hún frá Hofsjökli og Vatnajökli. Mestu flóð, sem mælzt hafa í ánni, urðu árin 1948 og 1949, á fjórða þúsund m³/sek. Hún getur líka orðið kornlítil, líkt og í páskaíhlaupinu í apríl 1965, þegar rennslið mældist 20 m³/sek. Þjórsá er að mestu jökulsá, sem ber með sér mikinn aur ofan af foksvæðum hálendisins. Áætlaður framburður er 4,5 milljónir tonna á ári.

Miklar íshrannir myndast ævinlega á sömu stöðum í ánni á veturna, mest við Urriðafoss, þar sem þær hafa mælzt allt að 18 m háar. Í Gljúfurleit og Fitjaskógum eru þrír fossar, Hvanngiljafoss, Dynkur og Gljúfurleitarfoss. Tungnaá, sem á upptök sín í vestanverðum Vatnajökli, er mesta þverá Þjórsár, nokkuð vatnsmeiri en þjórsá sjálf, þar sem þær mætast (135 m³/sek á móti 175 m³/sek) í Sultartangalóni. Þar var áður Ármótafoss í Tungnaá. Þjórsá átti til að flæða niður í Rauðá og Þjórsárdal og gera Búrfell að eyju. Við Búrfell eru lágir fossar, Tröllkonuhlaup og Þjófafoss. Fallið þarna er 130 m, sem var virkjað við Búrfell. Niðri við Árnes, stærstu eyjuna í ánni, er Búðafoss og síðastur fossa er Urriðafoss, talsvert neðan neðstu brúna. Árið 1924 var Skeiðaáveitan tekin úr Þjórsá

Helztu vöð Þjórsár eru Sóleyjarhöfðavað á Sprengisandsleið, Gaukshöfðavað, Hagavað og Nautavað. Öll þessi vöð eru fyrir ofan Árnes. Þessi vöð voru oft ófær, þannig að lögferjur komu snemma á ána. Hin elzta og neðsta var Sandhólaferja, önnur var við Egilsstaði og Þjótanda, enn ein hjá Króki í Holtum og hin efsta hjá Þjórsárholti í Gnúpverjahreppi. Fyrsta brúin yfir ána var byggð 1895. Hún var endurbyggð 1949. Sandafellsbrúin var byggð í tengslum við virkjanaframkvæmdir árið 1973. Þjórsá og þverár bjóða u.þ.b. 27% af allri vatnsorku landsins (9 milljarða KWstunda).

Við árnar eru Búrfells-, Sultartanga-, Hrauneyjafoss- og Sigölduvirkjanir. Mikil miðlunarlón hafa verið mynduð uppi á hálendinu til að tryggja þessum virkjunum sem jafnastan vatnsforða allt árið (sjá nánar um virkjanir á tengisíðum Landsvirkjunar). Fyrst var Þórisvatn stækkað í þessum tilgangi, þá komu Hrauneyja- og Krókslón og síðast var stíflað víða á svæðinu milli Ölduleiðar og Þjórsár á Sprengisandi, svokölluð Kvíslaveita. Síðasta miðlunarlónið, sem hefur myndast af mannavöldum er Sultartangalón. Þessi miðlunarlón byggjast að mestu á vatnsforðanum, sem geymdur er í Vatnajökli og Hofsjökli.

Selur gengur í ósa Þjórár og hefur löngum verið veiddur þar. Lax og silungur ganga upp ána til drag- og bergvatnsþveránna (sjá nánar í veiðivísi).