Sông bắt nguồn từ cao nguyên Lâm Viên ở phía bắc thị trấn Lạc Dương, huyện Lạc Dương, gần núi Langbiang (đoạn sông này còn được gọi là Suối Vàng) và chảy về hướng tây nam sang địa phận huyện Lâm Hà. Tại vùng giáp ranh hai huyện Lâm Hà và Đức Trọng, sông Đa Dâng có hai phụ lưu lớn là sông Cam Ly và sông Đa Nhim. Sông tiếp tục chảy dọc theo ranh giới hai huyện Lâm Hà và Di Linh đến vườn quốc gia Tà Đùng. Từ đây, sông trở thành ranh giới tự nhiên tỉnh Lâm Đồng với các tỉnh Đắk Nông, Bình Phước, Đồng Nai. Sau khi hợp lưu với sông Đa Huoai tại xã Đạ Kho, huyện Đạ Tẻh, sông chảy hẳn vào địa phận tỉnh Đồng Nai và chính thức được gọi là sông Đồng Nai.