Curso El río Petorca se forma en la precordillera de los Andes, específicamente en la localidad de Chincolco, a unos 650 metros sobre el nivel del mar, por la confluencia de los ríos Pedernal (también llamado Estero Chalaco) y Sobrante, ambos de origen cordillerano. Su curso principal tiene una dirección general de noreste a suroeste, atravesando el valle de Petorca de este a oeste. Desemboca en el océano Pacífico, en la bahía de La Ligua, cerca de la playa de Pichicuy y junto al cordón dunar de Longotoma. En su tramo final a veces se le llama río de Longotoma.