Sông bắt nguồn từ gần làng Kovpakove (huyện Antratsyt của tỉnh Luhansk). Nó chảy qua địa bàn của các huyện Antratsyt, Lutuhyne và Krasnodon thuộc tỉnh Luhansk của Ukraine và tỉnh Rostov của Nga.[2] Sông Velyka Kamianka chảy vào Seversky Donets gần làng Gundorovsky (Nga), cách cửa sông này 216 km.