Длина реки — 754 км, площадь водосборного бассейна — 98 300 км²[4]. Образуется слиянием рек Большой и Малой Сосьвы[5]. Впадает в Обь слева (рукав Малая Обь) на 287 км от её устья[6].
До начала XX века название реки писалось в форме Сосва. С добавлением мягкого знака к названию реки добавилось и определение Северная, как противопоставления этой реки Южной Сосьве, которую теперь принято называть просто Сосьвой[7].
Питание смешанное, с преобладанием снегового. Половодье с мая по сентябрь, замерзает в конце октября — начале ноября, вскрывается в конце апреля — мае[9]. Сплавная. Судоходна в нижнем течении.
В низовьях Северной Сосьвы — месторождения газа. Среднегодовой расход воды в 147 км от устья — 786,3 м³/с[10].
В верхнем течении Северная Сосьва протекает среди отроговСеверного Урала и носит горный характер[5]. На этом участке реки её речная долина узкая, ограничена по правому берегу горами Северной экспедиции. Пойма реки мало развита, слабо заболочена, покрыта смешанным лесом. Речное русло в верхнем течении Северной Сосьвы хорошо выражено, имеет ширину от 20 до 100 м, его глубины не превышают 1 м. Почти на всём протяжении встречаются каменистые речные пороги и перекаты[9].
В среднем течении Северной Сосьвы речная долина ящикообразная шириной от 10 до 40 км, пойма заболочена, русло извилистое, слаборазветвленное. Ширина русла в среднем течении колеблется от 80 до 500 м, глубина — от 2 до 8 м. Часто встречаются перекаты[9].
В нижнем течении Северная Сосьва протекает по долине реки Оби среди большого количества проток. Границы долины выражены очень неопределенно, особенно по правому берегу. Расстояние между руслами рек Северной Сосьвы и Малой Оби здесь не превышает 15—20 км. Обе реки соединяются рядом проток. Русло Северной Сосьвы разветвлено на многочисленные рукава и протоки благодаря обилию островов. Ширина его от 500 до 800 м, глубины доходят до 18 м. Скорости течения от 0,2 м/сек на плёсах до 2,0 м/сек на перекатах[9].
↑Ресурсы поверхностных вод СССР: Гидрологическая изученность. Т. 15. Алтай и Западная Сибирь. Вып. 3. Нижний Иртыш и Нижняя Обь / под ред. Г. Д. Эйрих. — Л.: Гидрометеоиздат, 1964. — 432 с.
↑ 1234Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 15. Алтай и Западная Сибирь. Вып. 3. Нижний Иртыш и Нижняя Обь/ Под ред. В. Е. Водогрецкого. — Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — С. 35. — 424 с.