Le bassin versant de la Hem s’étend sur 150 km², encadré par une ceinture de coteaux calcaires, il offre des paysages diversifiés comme les crêtes boisées et pelouses calcicoles ainsi que les fonds de vallées avec un bocage relativement dense et des prairies humides.

La Hem prend sa source sur les hauteurs du Haut-Artois sur la commune d’Escoeuilles à une altitude d’environ 115 m. Sur son cours principal, elle parcourt 26 km avant de rejoindre les secteurs artificialisés de la plaine flamande à Polincove (60 km de cours d’eau avec ses affluents).

Ses affluents principaux sont : La Planque, le ruisseau des Fontinettes, le ruisseau d’Alembon, le Sanghen, la rivière d’Herbinghen, la rivière d’Alquines et le Loquin.