大沙沟发源于阻虎乡杨家窑、双碾乡潘井沟、西水界乡担子山村。三条支流综汇于大有坪村东，东折经小白洋洼、井坪北、钟牌、赵庄、朝阳湾、下面高，至高阳坡出境。境内沟谷呈横“S”型走向，大致由西向东横跨区境，全长100公里，为平鲁境内切割面积最大，切距最长的沟谷。下游称元子河，最后汇入桑干河。
大沙沟为黄土高原典型的自然切割沟谷，两岸黄土裸露，沟叉经雨水冲刷借势延伸，形成不规则树杈状沟谷地形特征。沟谷宽窄不一，窄处险峻出奇，崖高沟深，峡谷嶙峋，宽处沟谷平缓，卵石遍布。每逢夏秋雨季，洪水暴溢漫漶，逐年剥蚀。暴雨洪峰最高可达1220立方米/秒，劈山宰谷，势如脱缰之马，异常壮观。
大沙沟七沟八叉，万壑沧桑，把穷山恶水和贫穷落后的晋北黄土高原自然地貌烙印在人们的想象之中。然而正是这种客观的地理条件，锻造了一代又一代平鲁人，为改变生存环境而不懈地努力奋斗，勤劳耐久，坚韧不拔的性格。世界上有一种美丽叫“沧桑”，生活中有一种价值是“贫穷”。大沙沟这条曾经充满干涩哀伤的黄土沟，不正传递了平沙斜阳外，高原风寒中让人咀嚼不尽的情思。
大沙沟沟深沟长流沙多，因此，沿岸分段沟谷生态治理以洪水灌溉，柠条压条为措施，重点小流域生态保护区建设为重点，因地制宜，水土流失现象得到有效控制，沿沟岸呈现出绿树葱葱的勃勃生机，尽显边塞山地大沟谷原始地貌美。