位于海勃湾城区北约12千米处，属黄河水系。因地处千里山之中，故根据所处的地理位置命名。该沟发源于鄂尔多斯境内的鄂托克旗阿尔巴斯苏木扎呼都格东南山顶，该流域支流较多。全长22.39千米，流域面积340.6平方千米，河道平均比降为12.7%。河流级别为小型河流,河流类别为内流河、地上河、季节河。千里沟在桌子山山脉西侧，沟口以上地貌大部分为山地，沟口以下属于山前冲洪积倾斜平原和黄河冲积平原，海拔高程1200~1800米。河流水位、流量、流速的变化受降水的影响,汛期一般出现在6~9月，具有流程短、流量小的特点。