Сливаясь с Большим Анюем образует правый приток Колымы — реку Анюй[2]. Длина — 738[3] км. Площадь водосбора — 49800[3] км².
Вытекает из озера Большое Верхнее в группе озёр Гытгыльвэгытгын, находящихся в сквозной долине, пересекающей Илирнейский кряж Анадырского плоскогорья. Непосредственно близ истока Малого Анюя берёт начало другая крупная чукотская река Анадырь. Уже в 6 км от начала русло реки расширяется более чем на 20 м при глубине около метра, скорость течения составляет 0,6 м/с. Анюй в верховьях протекает в долине меж сопок с осыпными склонами высотой 200—300 м. Долина реки загромождёна моренным материалом, который промывается и в результате образуются множество перекатов, островов и надпойменных террас.
Первый многоводный приток — Верхний Кычавгытгываам, после которого Малый Анюй расширяется до 35 м, глубина доходит до 2 м. Ниже река протекает в окружении Верхнеанюйских озёр, после которых поворачивает на северо-запад и выходит на широкую заболоченную долину, скорость течения снижается. Здесь начинают встречаться одиночные протоки. Ниже крупного притока Теньвельвеем долина Анюя сужается, река приобретает горный характер. В русле образуются небольшие шиверы, на правом берегу встречаются скалистые утёсы высотой до 300 м. Далее река поворачивает на запад, долина расширяется, русло становится извилистым, появляются галечниковые косы.
Замерзает в начале октября, вскрывается в начале июня. Зимой от истоков до устья реки Погынден Малый Анюй перемерзает или иссякает.
В среднем течении Малый Анюй представляет собой широкую спокойную реку с многочисленными протоками и невысокими галечными островами длиной до 1 км. Скорость течения составляет здесь 1,6 м/с, ширина русла более 150 м, глубина 2 м. Отмечено смещение островов вверх по течению на 3-5 метров в год. Местами берега реки подвержены интенсивному разрушению.
В низовьях русло реки отличается извилистыми меандрами с крайне слабым течением, перекаты полностью отсутствуют. Долина реки изрезана ручьями, вытекающими из многочисленных термокарстовых озёр, которые часто затопляются в половодье. Приливные подъёмы воды вызывают в приустьевой части Малого Анюя обратные течения.