La cuenca del río San José posee una superficie de 3.187 km2 y limita al norte con la cuenca del río Lluta, al sur con la cuenca de la quebrada Chaca-Vítor, al oriente con la cuenca del río Lauca y al poniente con el océano Pacífico. El cauce principal de la cuenca es el río San José, cuyos tributarios más importantes en la cabecera de la cuenca son los ríos Laco, Seco y Tignamar. El agua desviada del río Lauca a través del canal Lauca llega a la central hidroeléctrica Chapiquiña, la que luego de pasar por la central se incorpora al río San José.