Nậm Chiến khởi nguồn từ các suối ở dãy núi phía đông xã Nậm Khắt huyện Mù Cang Chải, hợp lưu ở bản Mường Chiến xã Ngọc Chiến huyện Mường La. 21°41′8″B 104°16′35″Đ / 21,68556°B 104,27639°Đ / 21.68556; 104.27639 (Nậm Chiến) [2].

Một nhánh khởi nguồn khác ở đây là dòng Nậm Khắt từ thung lũng xã Nậm Khắt, hợp với Nậm Chiến ở phần phía tây xã Ngọc Chiến.

Nậm Chiến chảy uốn lượn với hướng chính là tây nam, qua các xã Chiềng Muôn, Nậm Păm, Chiềng San, đổ vào bờ trái sông Đà ở thị trấn Ít Ong.