Река Барнаулка является левым притоком р. Оби и впадает в нее у г. Барнаула. Вытекает из озера Зеркальное в Шипуновском районе Алтайского края. Длина 207 км, площадь водосборного бассейна 5720 кв. км.
В основном все притоки впадают в нее слева: Ворониха, Рожня, Колывань, Паньшиха, Штабка, Власиха. Водосбор полностью расположен на Приобском плато. Он вытянуь неширокой полосой (20—27 км) с юго-запада на северо-восток на 240 км. Современная долина расположена в ложбине древнего стока. В верховьях Барнаулка протекает через ряд проточных озер: Урлаповское, Среднее, Бахматовское, Песчаное. Выше устья р.Пивоварки (в г. Барнауле) с 1980 г. существует пруд, на правом берегу которого расположен городской пляж. Ниже устья Пивоварки река Барнаулка течет по котловине бывшего заводского пруда, построенного в ХVIII веке. В весенний период устьевой участок находится в подпоре от р. Оби. Водный режим Барнаулки зарегулирован проточными озерами. Весеннее половодье (1—2 м) продолжительное (начало апреля — середина июня). Дождевые паводки незначительные и растянутые. На всем своем протяжении Барнаулка не пересыхает и зимой не промерзает. Ледостав с начала ноября до начала апреля. Толщина льда 0,7—1 м.