Nguồn của Yamuna nằm ở sông băng Yamunotri trên độ cao 6.387 mét, ở sườn tây nam của đỉnh Banderpooch, nằm trong dãy Mussoorie của Hạ Himalaya, tại huyện Uttarkashi, Uttarakhand, phía bắc của Haridwar.[1] Đền Yamunotri, một ngôi đền dành riêng cho nữ thần, cũng là một trong những ngôi đền linh thiêng nhất của Ấn Độ giáo, và một phần của cuộc hành hương Chota Char Dham Yatra. Ở gần ngôi đến, cách đó 13 km đi bộ, theo bờ phải của sông, là Markendeya Tirtha, tức nơi nhà hiền triết Markandeya đã viết Markandeya Purana.[4][5]

Từ đây dòng sông chảy về phía nam, kéo dài khoảng 200 km qua Hạ Himalaya và vùng đồi Shivalik và các dòng băng tích được tìm thấy tại sườn thuộc làng Thượng Yamuna, đặc trưng với các đặc điểm địa mạo như các mũi núi đan vào nhau, đá dốc đứng, và thềm suối. Các thềm lớn được kiến tạo trong một thời gian dài có thể nhìn thấy ở phần hạ du của sông, như gần Naugoan. Lưu vực đầu nguồn của sông có tổng diện tích 2.320 km² nằm tại Himachal Pradesh, và một lưu vực chi lưu quan trọng của khu vực Thượng Lưu vực là Tons. Toàn bộ hệ thống lưu vực của sông trải ra tất cả mọi phía giữa lưu vực Giri-Sutlej tại Himachal và lưu vực Yamuna-Bhilangna tại Garhwal, thực tế thì dãy phía nam của Shimla cũng thuộc lưu vực sông. Kalanag (6.387m) là điểm cao nhất của toàn bồn địa Yamuna.

Các chi lưu khác của sông là Giri, Rishi Ganga, Kunta, Hanuman Ganga và Bata ở phần thượng du của lưu vực sông Yamuna.[6] Sau đó sông đi xuống các vùng đồng bằng của thung lũng Doon, tại Dak Pathar gần Dehradun. Qua một đập nước, dòng nước được chuyển hướng vào một kênh để phục vụ cho mục đích phát điện, dòng nước chảy về hạ du, đến nơi hợp lưu với sông Assan, nằm bên đập Assan, nơi này có một khu bảo tồn chim. Sau khi vượt qua thị trấn hành hương của đạo Sikh là Paonta Sahib, dòng sông xuôi đến Tajewala tại quận Yamuna Nagar của bang Haryana, nơi có một con đập được xây từ năm 1873, là nơi khởi nguồn của hai kênh đào quan trọng là kênh Tây Yamuna và kênh Đông Yamuna, hai kênh này cũng cấp nước tưới cho các bang Haryana và Uttar Pradesh. Kênh Tây Yamuna đi qua Yamuna Nagar, Karnal và Panipat trước khi đến nhà máy xử lý Haiderpur, là nhà máy cung cấp một phần lớn lượng nước máy cho Delhi, xa hơn nữa, sông cũng phải tiếp nhận nước thải từ các thành phố Yamuna Nagar và Panipat. Yamuna được bổ sung một lần nữa nhờ các dòng suối và nước ngầm theo mùa, và thực tế là trong mùa khô, nó duy trì trạng thái khô hạn kéo dài từ Tajewala đến Delhi, ở gần làng Palla sau khi đã vượt qua 224 km.

Yamuna cũng tạo thành ranh giới tự nhiên giữa hai bang Himachal Pradesh và Uttarakhand, và về sau là giữa hai bang Haryana và Uttar Pradesh. Yamuna nằm song song với sông Hằng và góp phần tạo nên đồng bằng Ấn-Hằng, một đồng bằng phù sa màu mỡ lớn nhất thế giới, nó tạo nên vùng Doab Hằng-Yamuna bao trùm 69.000 km², tức một phần ba diện tích cả đồng bằng, và nay được biết đến với các sản phẩm nông nghiệp, nổi bật là việc canh tác giống gạo Basmati. Bản thân đồng bằng cung cấp kế sinh nhai cho một phần ba cư dân Ấn Độ thông qua hoạt động nông nghiệp.[7]

Sau đó, sông chảy qua các bang Delhi, Haryana và Uttar Pradesh, trước khi hợp lưu với sông Hằng tại một địa điểm thiêng liêng được gọi là Triveni Sangam tại Allahabad sau khi đã vượt qua một quãng đường dài 1.376 kilômét (855 dặm). Tại dây các khách hành hương bằng thuyền đến một bục được dựng thẳng đứng ở giữa dòng nước để cầu nguyện. Trong khi lễ hội Kumbh Mela được tổ chức 12 năm một lần, các ghat xung quanh Sangam là nơi tập hợp lớn của các tín đồ, những người sẽ ngâm mình trong dòng nước thiêng ở nơi hợp dòng.[8] Các thành phố Baghpat, Delhi, Noida, Mathura, Agra, Firozabad, Etawah, Kalpi, Hamirpur, Allahabad nằm bên bờ sông. Tại Etawah, sông nhận một chi lưu quan trọng khác, Chambal, tiếp theo là nhiều chi lưu khác ở hạ lưu như Sindh, Betwa và Ken.[2][9]