Sông bắt nguồn từ vùng núi phía nam huyện Ba Tơ ở độ cao 800 m, với dòng thượng nguồn là sông Liên [5]. Một số văn liệu khác, đặc biệt là từ địa phương tỉnh Quảng Ngãi, thì ghi là Sông Liêng [6][7].

Sông Vệ chảy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc, xuyên qua các huyện Ba Tơ, Nghĩa Hành, qua giáp ranh giữa Mộ Đức và Tư Nghĩa, đổ ra Biển Đông tại cửa Lở ở thôn An Chuẩn xã Đức Lợi huyện Mộ Đức. 15°05′37″B 108°54′01″Đ / 15,093733°B 108,900294°Đ / 15.093733; 108.900294 (cửa Lở)

Ngoài ra qua các chi lưu ven biển như sông Vực Hồng (xã Nghĩa Hòa, Tư Nghĩa), sông Phú Thọ nối sang cửa Cổ Lũy của sông Trà Khúc.[4]

Sông vệ có các phụ lưu là Trà Nu, sông Lã, sông La Châu... Phân lưu của sông Vệ là sông Thoa tách khỏi sông Vệ ở hữu ngạn và chảy về phía Nam qua Mộ Đức và Đức Phổ.

Tổng cộng chiều dài của sông Vệ là 80 km. Diện tích lưu vực 1.257 km², độ dốc trung bình 21,8%.[2]

Sông Vệ cũng là tên của một thị trấn ở Quảng Ngãi, đó là thị trấn Sông Vệ ở huyện Tư Nghĩa.[1]