A Chilia-ág a Duna három főága közül a legészakibb és a legbővizűbb — a folyó teljes vízhozamának mintegy 60%-a rajta folyik át.
A Pătlăgeanca-i elágazástól a Fekete-tengeri torkolatig a Chilia-ág kivételes földrajzi összetettségű területen halad keresztül. Uszályok és tengeri hajók számára is hajózható, a mederben helyenként 39 m mélységet mértek.
A Chilia név görög eredetű — κελλία — „kamrákat" vagy „raktárakat" jelent, a partján állt középkori erődvárosra utalva. A bizánci és genovai krónikákban az ágat Lykostoma („farkasok szája") vagy Licostomo névvel illették; évszázadokon át a delta legfontosabb hajózási útja volt, amelyért bizánciak, bolgárok, oroszok, tatárok, genovaiak, havasalföldiek, moldvaiak és törökök vetélkedtek.
A Chilia-ág ma Románia és Ukrajna természetes határát alkotja, egyes határszakaszokat az 1948. február 4-i román–szovjet kiegészítő jegyzőkönyv módosított. Torkolatánál az ág egy aktív másodlagos deltát alkot — az egész európai delta legdinamikusabb hordaléklerakó zónáját —, amely évente 40–80 méterrel nyomul előre a Fekete-tengerbe.
Folyása mentén egyszeres mederszakaszok váltakoznak elágazó szakaszokkal, ahol a Tătaru (13,6 km), a Cernovca és a Babina mellékágak keletkeznek. A partokat sűrű nádas, fűz- és nyárerdők, homokpadok és mellékcsatornák labirintusa szegélyezi — a Duna három ága közül ez a legvadabb és a legkevésbé szabályozott.