Берёт начало из озера Сиягозеро на высоте 34 м над уровнем моря. Протекает в юго-восточном направлении по территории Холмогорского района через озёра Долгое, Полозеро, Пунанец, Дудница, Большое Михайловское (Михайлово), Чёрная Лахта, Плоское и Плешково (Мельничное)[3]. Соединяется с озёрами Большой Волгуш, Куст-озеро, Нюхчезеро, Прокшино, Сияг-озер (Сигозеро). Впадает в Северную Двину в 216 км от её устья. На большей части протекает по территории Сийского заказника.
По данным наблюдений с 1976 по 1985 год среднегодовой расход воды в районе деревни Старая Мельница (6,1 км от устья) составляет 2 м³/с[4]. Крупных притоков не имеет, принимает воды рек Немря (впадает в озеро Дудница) и Юрмала (впадает у устья).
В верхнем течении пересекает региональную автодорогу 11Р001 «Брин-Наволок — Каргополь», в нижнем — федеральную трассу «Холмогоры» М8. На реке расположены деревни Старая Мельница, Высокое, Малая Гора, Заполье, Погост, Болото, Усолье, Большая Гора, Слободка и Толокново, объединяемые в единый куст деревень под названием Сия. На озёрах Большом Михайловском и Чёрной Лахте, через которые проходит река, расположены деревни Рехачевы (Мельница), Кулига и Залебедка, а также Антониево-Сийский монастырь. Вблизи устья из деревни Толокново в деревню Погост через реку перекинут Ильинский мост.