발원지인 전북특별자치도 진안군 백운면 신암리 데미샘은 장수군과 진안군의 경계인 팔공산에 있다. 진안군 마령면 등을 경유한 다음, 임실군 운암면에서 섬진강댐 건설로 조성된 옥정호로 흘러든다. 섬진강댐 하류에서는 순창군 동부를 남북으로 경유하여 남원시와 곡성군의 경계를 지난다.

전라남도에서는 남원시를 지나 흘러드는 요천과 곡성군 북부에서 합류한 후 남동으로 흐른다. 곡성군과 구례군의 경계를 이루며 남동쪽으로 흐르다가 곡성군 오곡면 압록리 근처에서 보성강과 합류한다. 그 이후 순천시와 구례군의 경계를 살짝 지나다가 구례군과 광양시에서 지리산 남부의 협곡을 지난 후 경상남도(하동군)와 전라남도의 경계를 이루면서 남해 광양만으로 흘러들어 간다.

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