El recorrido del río Loa se origina a más de 4000 m.s.n.m. en la Cordillera de los Andes, en las vegas que rodean los faldeos norte del Volcán Miño. Cerca de su nacimiento, recibe el pequeño afluente río Chela. Durante su recorrido por el desierto, las aguas del rio Loa visitan los sectores, aldeas o poblados como Taira, cerro las papas, Quinchamale, vado Santa Bárbara, embalse de Conchi, puente de Conchi, Conchi viejo, Lasana, Chiu Chiu, Yalquincha, Calama, Chacance o balneario coya sur, pampa del Medio Loa, tranque Santa Fe, Tranque Sloman, y oasis de Quillagua, para luego atravesar la cordillera de la costa, hasta desembocar en el océano pacifico. Además, en la cuenca hidrográfica superior del Loa se encuentran los ríos: San Pedro de Inacaliri, Salado, Toconce, Caspana, Hojalar, Curte y Talikuna, además, de los sectores, aldeas, y/o poblados como Toconce, Caspana, Panire, Cupo, Ayquina, vegas de Turi y pukara de Turi, Sifón del diablo, puente del diablo, estación San Pedro, ojos San Pedro, géiser El Tatio y la laguna Inka Coya. Al centro de la cuenca se encuentra los ríos San Salvador y Ojo de Opache.