五当沟发源于内蒙古自治区固阳县新建乡头道井，主沟全长约74公里，流域面积984平方公里，流经吉忽伦图乡、国庆乡、石拐矿区后注入黄河。其名源于蒙古语3/s（2022年），承担泄洪与农业灌溉功能。2025年包头市启动五当沟治理工程招标，土右旗段已完成清淤除险加固工程（2024年）。

发源于大青山北麓包头市石拐区新建乡头道井，主河道向西北延伸至二脑包后转向西南，最终自北向南经土默特右旗汇入黄河。流域内干流福永居以上河段为干河，下游接纳边墙沟、毛忽太沟等支流。水文特征呈现显著季节性，旱季流量受农田灌溉影响波动，雨季最大洪峰流量历史记录为1470m3/s（1958年）。

清末民初成为晋陕移民穿越大青山进入固阳南草地的主要通道，促成了郝家渠、代家渠等姓氏村落的形成。民国时期五当召周边土地开发加速了流域内垦殖进程，现存冯湾村、韩庆坝等特殊地名印证了移民史迹。汉代军事遗迹（6座烽燧、3座障城）与清代万里茶道遗存，凸显其历史交通要冲地位。

2025年包头市启动固阳县段治理工程招标，涉及河道整治与生态修复。石拐区五当沟水库规划（2023年）拟建防洪灌溉枢纽，但因征拆资金需求2.81亿元暂缓实施。土右旗段清淤除险加固工程于2024年7月开工，完成1.3公里堤防加固与52万立方米清淤，设计过流能力1300立方米/秒。现存水利设施包括干砌石护坡等防洪工程。

流域内工业项目需设置事故废水收集系统，防止污染径流进入河道。石拐工业园区环评显示，五当沟地表水环境容量直接影响周边项目审批。水土保持方案要求生产建设项目采取护坡、排水沟等措施，控制新增水土流失面积。