D’orientation générale sud-est–nord-ouest, la rivière du Chêne, longue d’une cinquantaine de kilomètres en ligne droite, prend sa source près de Sainte-Agathe, sur un terrain partiellement marécageux, à une altitude d’environ 135 m. Le long de son parcours très sinueux, elle capte d’abord des ruisseaux venant du sud, de même que quelques tributaires principalement situés sur sa rive droite, telles les rivières Henri, Huron et du Bois Clair, disposées du sud au nord. Cette rivière dominée par des versants hauts de 38 m, non loin de son embouchure qui arrose Leclercville, devient beaucoup plus modeste en amont de Val-Alain où les rives s’amenuisent pour laisser place à un filet d’eau et à de petites branches constituant la source. Ce nom remonte au début de la colonie; il est mentionné le 7 décembre 1638, alors que Pierre Puiseaux de Montrenault obtenait de la Compagnie de la Nouvelle-France «le pouvoir d’établir des moulins et machine dans la Rivière duchesne». La graphie de ce mot ne permet pas de trancher définitivement entre le motif d’attribution honorifique ou descriptif du toponyme. Certes, le chirurgien Adrien Duchesne habitait la colonie depuis 1634, mais comme aucun censitaire de ce nom ne se trouvait dans la seigneurie de Sainte-Foy – tel était son nom – à l’origine, la mention «duchesne» plaide en faveur de la présence d’un bois de chêne ou d’un chêne remarquable près de l’embouchure de la rivière. Par la suite, les différentes orthographes vont prolonger l’ambiguïté toponymique originelle : «riviere Duchesne» dans l’acte de concession de la seigneurie Deschaillons (1674); «R. au Chesne» (Deshayes, 1695); «Grande Rivière à duchene» et «Cap à duchenne» sur la Carte générale des paroisses (vers 1750); «R. à Duchène» (d’Anville, 1750); «Grande Riv à Duchêne» et «Petite Riv a Duchêne» (Bellin, 1764); Grande Rivière du Chêne (Bouchette, 1815); Rivière Du Chêne (Dictionnaire des rivières et lacs de la province de Québec, 1914). Le nom officiel, tel que consigné dans ce Dictionnaire, a donc favorisé l’interprétation descriptive, plus plausible que l’explication honorifique. L’adjectif Grand qui qualifiait ce cours d’eau au milieu du XVIIIe siècle est tombé, alors que l’adjectif Petit, attribué au cours d’eau un peu en amont, a survécu dans la désignation actuelle. Le roi d’Angleterre se réserve les chênes dans la concession dès 1793.