Badania jakości wody Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Białymstoku z 2004 r. tylko w pojedynczych punktach wykazały II (wodowskaz Tartak, 41,6 km biegu) i IV klasę czystości rzeki (wodowskaz Stara Hańcza przed jez. Hańcza, 135,8 km biegu). Pomiędzy tymi punktami rzeka miała III klasę czystości.
Bieg rzeki
Czarna Hańcza przepływa przez bardzo ciekawe tereny, nieraz o unikalnych walorach krajobrazowych, geologicznych, historycznych (Jaćwież) i etnograficznych.
Źródła Czarnej Hańczy znajdują się na Pojezierzu Wschodniosuwalskim, na podmokłych dolinach wśród wzniesień morenowych znajdujących się na północ od Suwalskiego Parku Krajobrazowego.
Rzeka wypływa z jeziora Hańcza i przez pierwsze kilometry płynie głębokim wąwozem w obrębie Suwalskiego Parku Krajobrazowego. W wąwozie tym jest utworzona ścieżka dydaktyczna o tematyce przyrodniczej. Nieopodal, na zachód od miejsca zwanego Turtul znajduje się tzw. "sucha dolina" – rzadki okaz geomorfologiczny pozostałości po wcześniejszych przepływach wód, przed powstaniem aktualnego koryta Hańczy. Na wschód od tego samego miejsca – inna rzadkość geologiczna – największe w Europie głazowisko Bachanowo. W pobliżu wsie zamieszkane dawniej przez Staroobrzędowców i słynna ich molenna w Wodziłkach. W górnym biegu rzeka bywa wartka – jej średni spadek wynosi ponad 2‰.
Dalej Czarna Hańcza płynie coraz spokojniej, lekko meandrując przez dolinę w kierunku Suwałk. Jest jedynym ciekiem wodnym przepływającym przez Suwałki, co powoduje nadal – mimo znacznej poprawy w latach 90. XX wieku – jej stosunkowe zanieczyszczenie. Za miastem rzeka wpływa na teren Wigierskiego Parku Narodowego i Puszczy Augustowskiej. Na tym jej odcinku znajdują się wyjątkowo liczne ostoje bobrów.
Wpływając do jeziora Wigry, nanosi do zatoki Hańczańskiej duże pokłady swego charakterystycznego ciemnego mułu, tworząc bezpośrednio pod powierzchnią wody niebezpieczne dla pływających zabagnienie. Z Wigier wypływa u zarania południowego stoku półwyspu Wigry, nieopodal b. klasztoru kamedułów.
Na odcinku za jeziorem Wigry Czarna Hańcza jest jednym z najsłynniejszych polskich nizinnych szlaków kajakowych. Najpierw bardzo powoli płynie wśród rozlewisk i podmokłych łąk (spadek 0,03‰), by za Wysokim Mostem lekko przyspieszyć swój bieg w dolinie wcinającej się bardzo malowniczo w Puszczę Augustowską. Na tym odcinku rzeka silnie meandruje. Na wysokości wsi Rygol włącza się w system Kanału Augustowskiego i kieruje do granicy białoruskiej.