Đoạn thượng nguồn Nậm Pia có tên là Nậm Xá, bắt nguồn từ vùng núi ở phần bắc hai xã Chiềng Ân và Chiềng Công huyện Mường La 21°31′21″B 104°15′25″Đ / 21,5225°B 104,25694°Đ / 21.52250; 104.25694 (Nậm Pia), chảy uốn lượn về hướng tây nam.

Nậm Xá chảy đến bản Pa Xá Hồng thì hợp lưu với Nậm Hồng từ phía đông chảy đến 21°27′14″B 104°10′36″Đ / 21,45389°B 104,17667°Đ / 21.45389; 104.17667 (Nậm Pia).

Nậm Pia chảy qua bản Mường Pia xã Chiềng Hoa thì đổ vào sông Đà phía bờ trái, phía dưới Thủy điện Sơn La chừng 10 km [2].