Шиш начинается с Васюганских болот в центральной части Западно-Сибирской равнины на востоке Омской области. После впадения правого притока Большого Кутиса река несколько отклоняется к юго-западу, ниже села Атирка её русло поворачивает на северо-запад и некоторое время течёт параллельно основному руслу Иртыша. Шиш резко поворачивает на юго-запад около села Тайга и сливается с Иртышом у села Усть-Шиш Знаменского района.
Длина 378 км, площадь бассейна 5270 км². Среднегодовой сток, измеренный в 149 км от устья, составляет 14,8 м³/с. Шиш замерзает в конце октября — начале ноября, вскрывается во второй половине апреля — первой половине мая.
Притоки Шиша многочисленные, но короткие. Наиболее значительные из них: Большой Кутис, Малый Шиш, Имшегал, Куяры. Исток Шиша находится на территории Седельниковского района Омской области, но большая часть его русла лежит в пределах Тарского (верховья и среднее течение) и Знаменского (низовье) районов. Хотя значительных городов на реке нет, её долина густо населена. Населённые пункты на реке: Петровка, Васис, Михайловка, Киксы, Имшегал, Атирка, Тайга, Новоягодное, Айлинка, Усть-Шиш и другие.