Từ Kiều Liêu Ti tới gần xã Bản Péo nó chảy theo hướng tây-đông, chuyển sang hướng bắc-nam tới gần thị trấn Vinh Quang của huyện Hoàng Su Phì, từ đây nó chảy theo hướng đông-tây, qua huyện Xín Mần tới huyện Si Ma Cai. Trên đoạn này, khoảng 5 km của sông Chảy là biên giới Việt-Trung giữa tỉnh Lào Cai, Việt Nam (bao gồm ranh giới các xã Lùng Cải, Lùng Sui, Sán Chải, Si Ma Cai và Nàn Sán), với tỉnh Vân Nam, Trung Quốc. Từ chỗ giáp ranh hai xã Tả Gia Khâu và Thào Chư Phìn của huyện Si Ma Cai nó chảy theo hướng bắc-nam tới địa phận hai xã Cốc Ly và Nậm Mòn thuộc huyện Bắc Hà. Từ đây nó chảy theo hướng tây bắc-đông nam, gần như song song với sông Thao[2], cách con sông này khoảng 15 km, với dãy núi Con Voi ở giữa ngăn lưu vực hai dòng sông. Qua địa phận xã Việt Tiến (huyện Bảo Yên) nó chảy vào địa phận các xã Minh Chuẩn, An Lạc và Tô Mậu của huyện Lục Yên tỉnh Yên Bái. Tại địa phận huyện này và huyện Yên Bình là hồ Thác Bà dài hơn 50 km, do đập ngăn nước của nhà máy thủy điện Thác Bà tạo ra. Sau khi chảy qua thị trấn Thác Bà và các xã Hán Đà, Đại Minh của huyện này thì nó chảy vào xã Đông Khê, huyện Đoan Hùng tỉnh Phú Thọ để sau đó hợp lưu với sông Lô tại ranh giới giữa thị trấn Đoan Hùng và hai xã Chí Đám.