Kelkit Çayı, Yeşilırmak'ın en önemli kollarından biri olup, toplamda 320 km (fiziki coğrafya ölçümlerine göre ise 245.5 km) uzunluğa sahiptir. Gümüşhane sınırları içerisindeki Çimen Dağları'nın 1460 metre rakımından doğan bu büyük akarsu; Hoşmasat Deresi, Dayısı Deresi ve Balahor Deresi'nin birleşmesiyle meydana gelir. Suşehri yakınlarında Sivas il sınırlarına giren ve burada 50 km boyunca akan çay, daha sonra Tokat il sınırlarına geçerek sırasıyla Reşadiye, Niksar ve Erbaa şehirlerinden geçmektedir.
Tarımsal Sulama ve Coğrafi Önemi
Kelkit Çayı, içinden geçtiği havzada tarım arazilerinin sulanmasında hayati bir rol üstlenmektedir. Özellikle Niksar Ovası'nda genişleyerek ovayı sular ve bu verimli toprakların tarımsal üretim gücünün artmasına büyük katkı sağlar. Nehir, Erbaa Ovası'nı da suladıktan sonra Erbaa - Taşova sınırındaki Boğazkesen mevkiinde Yeşilırmak'a dökülür. Bu birleşim noktasında tarihi Boğazkesen Köprüsü'nün kalıntıları da yer almaktadır. Yeşilırmak'a katılan sular daha sonra Samsun sınırlarına girer ve Çarşamba ilçesinden Karadeniz'e dökülür.
Enerji Üretimi ve Rafting Faaliyetleri
Akarsu, Türkiye'nin enerji üretimine ve spor turizmine önemli katkılar sunmaktadır. Kelkit Çayı'nın Tokat'ın Reşadiye ilçesinden geçen kısımlarında rafting sporu aktif olarak yapılmaktadır. Nehir üzerinde toplamda 570 MW kurulu güce sahip 10 adet Hidroelektrik Santrali (HES) bulunmaktadır. Bu santrallerin yıllık ortalama enerji üretimi 1.818,68 GWh olup, ülke genelindeki toplam HES üretiminin %2,5'ine karşılık gelmektedir. Akarsu üzerindeki barajlar ve güç kapasiteleri sırasıyla şöyledir: Kılıçkaya Barajı (120 MW), Akıncı HES (99 MW), Tepekışla Barajı (70 MW), Reşadiye Barajı (64 MW), Koyulhisar Barajı (63 MW), Niksar HES (40 MW), Muratlı HES (38 MW), Çamlıgöze Barajı (32 MW), Koçak HES (25 MW) ve Yakınca HES (19 MW).
Doğal Yapı, Heyelan Riskleri ve Baraj Ömrü
Kelkit Çayı yıllık ortalama 70 m³/sn debiye sahiptir. En yüksek akım miktarını karların ve yağmurların etkisiyle nisan ayında taşırken, en az suyu ekim ayında taşımakta olup yağmurlu-karlı karmaşık bir akış rejimine sahiptir. Çayın derin ve çizgisel vadisi, kütle hareketleri ve heyelanlar açısından son derece etkin bir yapı sunar. 2005 yılında Sivas Koyulhisar'a bağlı Sugözü köyünde meydana gelen büyük heyelanda 12,5 milyon m³ toprak hareket etmiş; olayda 15 kişi hayatını kaybetmiş, 21 ev ve camiler yıkılarak 375 hayvan telef olmuştur. Ayrıca çay, yıllık 692 ton/km² değeriyle taşıdığı katı madde (tortu) miktarı açısından Türkiye birincisidir. Bu yüksek erozyon ve tortu yükü, nehir üzerindeki barajların ekonomik ömrünü doğrudan etkileyen en önemli sorunlardan biridir.