Река Сунгай - правый приток Чумыша, впадает в него выше с. Заречного Кытмановского района Алтайского края. В низовье носит название Колбиха. Берет начало в 2 км к юго-западу от железнодорожной станции Тягун. Длина 103 км, площадь водосбора 1480 кв.км.
Верхняя часть бассейна расположена на Салаирском кряже, занята тайгой. Нижняя часть располагается на увалистой раснине, примущественно распаханной. Долина хорошо выражена, ширина - от 0,3-0,6 км в верховье до 3,5 км в низовье. Склоны крутые (20-40 м высотой), близь устья - пологие. В верхнем течении долина сложена коренными породами (граниты, сланцы, известняки) и местами образуют почти отвесные скалистые обрывы. У подножья склонов много родников. Пойма только на отдельных участках.

Весеннее половодье отмечается с середины апреля до конца мая с пиком в конце апреля (чаще) - начале мая. Максимальный подъем уровня воды 4-6 м. Летом и осенью дождевые паводки высотой 1-2 м. Ледостав с начала ноября до начала апреля. Толщина льда на перекатах 0,5 м, в плесах 1 м. До 1980-х годов по Сунгаю производился молевой сплав леса.

Основные притоки: Мишиха (правый, длина 28 км), Потаскуй (левый, длина 33 км), Мостовая (правый, длина 45 км).

Впадают реки (км от устья):
2 км: водоток протока Стар. Сунгай
10 км: река Мостовая
19 км: река Потаскуй
29 км: река Чудотвориха
40 км: водоток Мишиха (Север. Мишиха)
59 км: река Алтай
68 км: река Сунгаенок (Сунгаенок-Черновой)
80 км: река Большая
85 км: река Ветловой Сунгай