Река Илистая берет начало на склонах хребта Пржевальского (системы Сихотэ-Алиня), течёт в северном направлении, впадает в южную часть оз. Ханка двумя рукавами. Длина реки 220 км, площадь водосбора 5470 км2, средняя высота его 217 м, общее падение реки 771 м, средний уклон 3.5%.
До 1972 года река носила название Лефу (Лефа), образовывалась слиянием рек Большая Лефу (Большая Лефа) и Малая Лефу (Малая Лефа). После вооружённого конфликта за остров Даманский в Приморском крае произошло массовое переименование географических названий китайского происхождения. После переименования Большая Лефу и Лефу стали называться Илистая, а Малая Лефу — Малая Илистая.
Основные притоки: Малая Илистая, Снегуровка, Ляличи, Абрамовка, Осиновка. Общая протяженность речной сети составляет 2834 км, средний коэффициент густоты речной сети - 0.52 км/км2.
Река имеет горно-равнинный характер: от истока до с. Халкидон она протекает среди гор, а ниже выходит на Приханкайскую равнину. В верхней части водосбора горы имеют высоту 300-400 м над дном долины, а ниже снижаются до 100-200 м. Склоны гор сложены кристаллическими породами, сверху покрыты слоем супесчаных или глинистых грунтов. Горная часть бассейна залесена (лес занимает 42% общей площади). Приханкайская равнина преимущественно открыта и занята лугами на торфяных грунтах, её поверхность пересечена староречьями и неглубокими балками. Ниже высоты Синий Гай вся прилегающая к реке местность представляет собой сплошной заболоченный массив с зарослями камыша. Общая заболоченность бассейна составляет около 18%.
По строению долины и русла и условиям протекания реку можно разделить на 3 участка: I - от истока до с. Николаевка, II - от с. Николаевка до с. Халкидон, III - с. Халкидон до устья.
Долина реки на первых 10-12 км от истока имеет V-образную форму, которая ниже сменяется трапецеидальной.
На I участке пойма преимущественно односторонняя, переходящая с одного берега на другой, преобладающая ширина её 300-400 м, наибольшая 1.2 км. На II участке пойма также односторонняя, с преобладающей шириной 1.5-2.0 км. На III участке пойма двухсторонняя, луговая или заболоченная, шириной 3-9 км.
Русло реки умеренно извилистое. Ширина реки изменяется от 3-4 м в верхней части I участка до 50-70 м в нижней части III участка. Глубина колеблется от 0.2-1.0 м на I участке до 4-6 м на III участке, скорость течения воды составляет 0.1-0.5 м/с на I участке; 0.3-0.6 м/с - на II участке, 0.3 м/с - на III участке реки. Берега крутые или обрывистые высотой 1.0-3.5 м на I и II участке реки, на III участке - высотой 1.5-2.5 м.
Режим реки в настоящее время изучается на двух постах: в с. Ивановка, с. Халкидон и на притоках - реках Осиновке и Абрамовке, в сс. Осиновка и Абрамовка.
Река имеет смешанное питание с преобладанием дождевого, подземное питание составляет около 10-12%, на долю снегового приходится около 10-15% общего годового стока. Увеличение стока от истока к устью происходит сравнительно равномерно, повышаясь значительно лишь за счет основных притоков – Осиновки и Абрамовки.
Весеннее половодье чаще всего бывает хорошо выражено; наивысшие уровни наблюдаются в начале мая. После прохождения весеннего половодья на реке обычно устанавливается межень с низким стоянием уровня воды в июне, июле. Дождевые паводки наблюдаются преимущественно в августе - октябре, но в отдельные годы по реке проходит до 5 паводков в течение всего теплого периода. Высота их в среднем составляет 2.5-2.8 м (наибольшая 4.7 м у с. Ивановка и 4.2 м у с. Халкидон).
Типовые схемы внутригодового стока реки приведены на рис. 1 и 2. Повторяемость второй схемы (рис. 2) составляет около 55%.
Большие паводки вызывают наводнения, которые чаще всего бывают в августе и сентябре. Большие и очень большие наводнения случаются также в апреле. Наводнения в бассейне р. Илистая причиняют большой ущерб. Причем за счет литологических особенностей нижней части бассейна (низкий уклон и малая дренирующая способность почв) продолжительность паводка может увеличиться до 2 месяцев.
Около 95% годового стока проходит на тёплую часть года (апрель-ноябрь), в том числе 45-50% в августе - ноябре, в зимний период (декабрь - март) - 4%.
Наибольший месячный сток и наибольшие за год расходы воды наблюдаются в апреле и сентябре. Наименьшие летние расходы характерны для августа, наименьший зимний сток приурочен к февралю.
Температура воды переходит через 0.2°С весной в начале апреля, осенью - в середине ноября.
Замерзание реки происходит в начале третьей декады ноября. Ледяной покров преимущественно ровный, на перекатах торосистый. Продолжительность ледостава около 130 дней. Весенний ледоход начинается в начале апреля и продолжается около 5 дней.
Вода реки используется для орошения рисовых полей.