Длина реки составляет 135 км[3] (по другим данным — 129 км[4]), площадь водосборного бассейна — 2580 км²[3].
Исток Пахры находится в 3,8 км северо-западнее станции Бекасово-1 Киевского направления и Большого кольца Московской железной дороги, в болотах Наро-Фоминского района[5]. Река впадает в Москву-реку рядом с посёлком Мячково Раменского района[4]. Ширина поймы — 100—200 метров, русла в среднем течении 15—20 метров, в низовьях — 30—40 метров[6].
Русло реки извилистое. По характеру водного режима Пахра относится к волжскому типу, основным источником питания являются снеговые воды. Летом и осенью реку питают дождевые и подземные воды, зимой — родники[7]. Половодье начинается с конца марта, заканчивается в начале мая. Подъём воды в реке достигает 6 метров. Пахра замерзает в ноябре — декабре, оттаивает в конце марта — апреля[8]. Среднегодовой расход воды в 36 км от устья — 9,95 м³/с, что соответствует объёму стока 0,314 км³/год[5].
По химическому составу вода Пахры имеет гидрокарбонатно-кальциевый состав и относится к валдайскому подтипу рек[9].
На реке Пахре расположены город Подольск, посёлки Шишкин Лес, Красная Пахра, Дубровицы, село Колычёво, деревни Долгино, Игнатово, Лукино, Сьяново, Чурилково, Шестово, Новленское, Киселиха, Камкино, Ям[10][11].
В писцовой книге XVI века упоминается под названием Похра, Пехра, в Книге Большому чертежу, 1627 года, и в материалах Генерального межевания XVIII века записана как Пахра. Точное происхождение названия неизвестно[12]. По одной версии название Пахра возводят к финно-угорскому корню «-яхр-, ягр-, -ахр-», что означает «озеро» и по этой версии слово пахра можно перевести как «текущая из озера»[13][14]. Также, схожее по названию река Пехорка (Пехра), вероятно имеет финно-угорское происхождение, на это указывала указывала Руфь Агеева[12]. По мнению О. Н. Трубачёва и Е. С. Отина, исходной формой гидронимов Пахра и Пехорка является Пьх-ъра, которая происходит от славянского корня пьх- «толкать, пихать» и суффикса -р-[15][16].