Nace en las estribaciones de la Peña Cebollera (también conocida como Pico de las Tres Provincias,,en la sierra de Ayllón, Sistema Central), justo en la confluencia entre las provincias de Madrid, Guadalajara y Segovia, junto al hayedo de Montejo a 1860 metros de altitud.

Tiene una longitud de 194 kilometros atravesando distintos terrenos, su tramo altoson de suelos acido mientras que los tramos medios y bajos son de suelos basicos. Hasta la construccion de los embalses del rio su caudal ha sido pluvio nival. Es decir que el aporto principal del caudal se realizaba durante el deshielo en los meses de primavera manteniendo con unos niveles medios en los demas meses del año. Discurre por las provincias de Guadalajara y Madrid. Sus afluentes son el Lozoya, el Guadalix y el Manzanares por la margen derecha; el Henares y el Tajuña por la izquierda, en este recorrido atraviesa barrancos y amplias vegas.La pendiente media es de 7% y su cuenca hidrografica ocupa una extension de 11.597km², recogiendo aproximadamente 2.200 Hm³ de agua al año de los 3.000 que recogen los cursos de la Comunidad de Madrid. En el primer tramo de su recorrido, bordea el hayedo de Montejo, constituyendo el límite entre las provincias de Madrid y Guadalajara. Se interna en la provincia de Guadalajara a la altura de La Hiruela donde sus aguas son represadas en el embalse de El Vado. Entra de nuevo en la provincia de Madrid a la altura del pueblo de Patones de Abajo, recibiendo el caudal del río Lozoya. A partir de aquí, sigue una dirección norte-sur, pasando por Talamanca de Jarama,Fuente el Saz de Jarama y, dejando a su derecha el municipio de Madrid. Pasado el aeropuerto recibe sus principales afluentes: Henares, Tajuña y Manzanares. Finalmente desemboca en el Tajo a 480 metros de altitud un poco antes de llegar a Aranjuez, constituyendo allí la mayor parte de su caudal. Los problemas que sufre el rio Jarama en su conjunto: