Левый приток реки Волга.

Длина 336 км (в пределах РТ 160 км), площадь бассейна 11500 км2. Исток на территории Самарской области, устье на территории Ульяновской области – у города Димитровград.

По территории РТ протекает в Нурлатском и Черемшанском районах. Абсолютная высота истока 237 м, устья – 53 м. Лесистость водосбора 25%.

Принимает 78 притоков, наиболее крупные: МалыйЧеремшан (188 км), Большая Сульча (117 км), Тимерлек (33 км), Селенгушка (21 км), Киклинка (25 км), Шарла (20 км) – правые; Челнинка (29 км), Аксумла (12,3 км), Аксумлинка (22,4 км) – левые Густота речной сети 0,21 км/км2.

Долина асимметричная, правые склоны более крутые, шириной от 1-3 км в верхнем течении, до 6-8 км в нижнем. Пойма двусторонняя, неровная, шириной от 1-1,5 км в верхнем, до 3-4 км в среднем и до 7 км в нижнем течении. Русло реки извилистое, шириной от 8-12 м в верховьях до 100 м в нижнем течении. Преобладающие глубины 2-4 м на плесах и 0,5-0,7 м на перекатах. Берега во многих местах крутые, обрывистые, высотой 1-3 м. Дно песчано-глинистое, местами песчано-галечное. Скорость течения 0,5-0,8 м/с на перекатах и 0,1-0,2 м/с на плесах.

Режим реки изучался на водомерном посту у села Салдакаево Нурлатского района в 1933-43 годах. Питание смешанное, преим. снеговое. Модуль подземного питания 0,1-3 л/с·км2. За время весеннего половодья проходит до 80% годового стока. Средне-годовые колебания уровня воды у села Салдакаево 4,7 м (максимальный – 6 м). Средний многолетний слой годового стока в бассейне 125 мм, слой стока половодья 87 мм. Весеннее половодье начинается в конце марта. Ледостав образуется в первой декаде ноября. Толщина льда к концу зимы достигает 60 см. Средний многолетний меженный расход воды в устье 2,42 м3/с, в Черемшанском районе (на границе с Самарской областью) – 0,685 м3/с, в Нурлатском (на границе с Ульяновской областью) – 1,451 м3/с. Максимальный расход воды – 1660 м3/с, отмечался весной 1979 года у города Новочеремшанск (Ульяновская область).

Вода гидрокарбонатно-сульфатно-кальциевая, умеренно жесткая (3-6 мг-экв/л) весной и очень жесткая (более 9 мг-экв/л) зимой и летом. Общая минерализация 100-200 мг/л весной и до 600-800 мг/л зимой и летом.

Средний годовой сток наносов у города Димитровград составляет 22,3 кг/с. Средняя мутность воды 215 г/м3.

Большой Черемшан и притоки Малый Черемшан и Большая Сульча – памятники природы РТ (1978).

В бассейне реки Билярский охотничий заказник и Билярский историко-археологический и природный музей-заповедник.