大野川（おおのがわ）は、大分県南部・中部、熊本県東部、宮崎県北部を流れる大野川水系の本流で一級河川である。
宮崎県高千穂町北部、大分県と宮崎県境をなす祖母・傾山の祖母山（標高1,757m）に源流を発し北流。阿蘇山（標高1,592m）を中心としたカルデラの一部も源流となる。これらが大分県竹田市、豊後大野市の中北部、臼杵市野津町を流れ、大分市で別府湾（瀬戸内海の西部）に注ぐ。
竹田市では、阿蘇山の外輪山からの伏流水が湧き出している湧水地が多く点在する。
下流では大分川とともに大分平野を形成し、流域には肥沃な農地が広がる。高田地区では、分流の乙津川との間に高田輪中と呼ばれる輪中が発達している。
大野川流域には、奥嶽川の合流地点付近の岩戸遺跡を初めとする旧石器時代から弥生時代、古墳時代にかけての遺跡が多数点在しており、古くから人が居住していたことが確認されている。
大野川はかつて、その下流にあたる現在の大分市戸次付近では、戸次川（へつぎがわ）と呼ばれていた。天正14年12月12日（1587年1月20日）には、この付近の河原で、島津家久が率いる島津勢と長宗我部元親・信親親子、仙石秀久、大友義統らが率いる豊臣勢の間で戸次川の戦いが起きた。
江戸時代に入ると豊後国（現在の大分県）には多くの小藩が並立し、大野川は岡藩と臼杵藩の藩境となるとともに、流域に位置する諸藩と海を結ぶ重要な交易路、交通路として賑わった。この時期の大野川の主要な港としては、岡藩の犬飼港、臼杵藩の吐合港がある。