Длина реки — 71 км, площадь водосборного бассейна — 795 км²[2]. Высота истока — более 140 м над уровнем моря[3]. Высота устья — 68 м над уровнем моря[4].
Исток находится в урочище Колпенка на границе Вачского и Сосновского районов возле колокольни недействующей церкви в 3 км юго-западнее деревни Бабкино. От истока на север до деревни Матюшево, затем на север до Комарова и Гомзова, последние 10 км течёт на запад. Впадает в Оку около деревни Окулово.
Река сильно меандрирует, протекает по безлесной провальной (закарстованной) местности. От деревни Богданово до Давыдкова течение непостоянное. В черте города Ворсмы протекает через Ворсменское озеро, расположенное в крупной карстовой котловине.
Согласно исследованиям профессора В. П. Амалицкого, участника Нижегородской геолого-почвенной экспедиции В. В. Докучаева, река Кишма первоначально впадала в озеро Тосканка (Ворсменское), на этом заканчивая свой водоток. Современное нижнее течение Кишмы после деревни Гомзово было частью реки Палео-Кудьмы, впадавшей в то время не в Волгу, а в Оку в районе нынешнего села Окулово.
Впоследствии в результате речных перехватов, произошедших из-за неотектонических движений земной коры и развития эрозии на водоразделах, рисунок речной сети района изменился следующим образом:
Примечателен тот факт, что местные жители до начала XX века считали части Кишмы по обе стороны от Ворсменского озера двумя разными реками: река выше озера называлась Кишмой, а ниже — Ворсмой (в переводе с мордовского — «лесная река»).