Исток Сены находится в южной части плато Лангр в Бургундии. Далее река протекает в широкой долине по Парижскому бассейну; русло её здесь извилисто, особенно после Парижа[2].
Вблизи Гавра река впадает в бухту Сена пролива Ла-Манш (воронкообразный эстуарий длиной свыше 25 км и шириной 2—10 км). В устье реки построен Мост Нормандии, один из самых длинных подвесных мостов в мире.
Питание преимущественно дождевое, подъёмы уровня с ноября по март, летом — короткая межень. Средний расход воды в Париже около 250 м³/с, вблизи устья 450—500 м³/с. Влияние морских приливов распространяется на 35 км выше Руана (их амплитуда у Руана около 2 м, у Гавра — 7,5 м). Во время сильных паводков на Сене отмечаются наводнения (проведение гидротехнических работ на самой реке и её притоках уменьшило опасность наводнений для Парижа). Одно из крупнейших наводнений на реке случилось в 1910 году: Сена затопила Париж, причинив колоссальный экономический ущерб городу.
«Официальные истоки» Сены расположены в одноимённом департаменте на высоте 446 м над уровнем моря. Они находились в собственности города Парижа с 1864 года. В следующем году появился рукотворный грот, созданный для укрытия основного источника и статуи нимфы, символизирующей реку.
Сена судоходна от г. Труа; ниже впадения в неё бокового канала (для судов с осадкой до 1,3 м). В устье суда ходят по обводному Танкарвильскому каналу. Морские суда с осадкой до 6,5 м проходят до Руана; между Руаном и Парижем ходят речные суда с осадкой до 3,2 м.
Сеть каналов соединяет Сену с Соммой, Шельдой, Маасом, Рейном, Соной и Луарой. Основные порты на Сене — Париж, Руан, Гавр.