洞庭溪位于湖南省沅陵县境内，发源于该县东北部边境地区，向西南方向流动，沿途汇入了渡江、红豆坪、王家溪、口山嘴等多条支流后，最终注入沅江。

洞庭溪的源头位于沅陵县东北部的边界地带，河流自北向南流淌，在其流域内汇集了多个支流，包括渡江、红豆坪、王家溪以及口山嘴等地的水流。这些支流的加入使得洞庭湖溪水量逐渐增加，形成了较为宽阔的河道。经过一段距离的奔腾之后，洞庭溪最终在沅陵县南部注入了沅水，完成了它的自然旅程。