Река Чулим се образува от сливането на двете съставящи я реки Черни Июс (лява съставяща, 178 km) и Бели Июс (дясна съставяща, 224 km), на 388 m н.в. при село Малий Сютик, Копевски район, северната част на Република Хакасия. Двете съставящи я реки водят началото си от хребета Кузнецки Алатау. До град Ачинск, Красноярски край (около 650 km) реката има типичен планински характер – сравнително тясна долина със стръмни склонове, бързо течение, бързеи, прагове и плитчини. В този участък Чулим многократно променя посоката на течението си. В началото тече на североизток, като при село Легостаево, Новоселовски район, Красноярски край се доближава на 7,5 km от река Енисей. При посьолок Балахта, Красноярски край, завива на север и северозапад, а след град Назарово заобикаля от юг, запад и север, разположения по паралела хребет Арга. След град Ачинск Чулим завива на север и тече в хълмисти местности. Постепенно реката завива на северозапад и запад и до село Тегулдет, Томска област преминава през Кетско-Чулимска равнина (югоизточната част на Западносибирската равнина). В този участък долината ѝ става широка, с обширна заливна тераса, по която Чулим се разделя на ръкави и често мени коритото си. След село Тегулдет започва долното течение на реката. Тук долината ѝ става много широка, заливната тераса достига 10 km ширина и изобилства от езера, протоци, меандри и старици, а руслото на реката е многоръкавно с ширина до 1200 m. Влива отдясно в река Об при неговия 2542 km, на 55 m н.в., при село Игреково, Томска област.
339 → Яя 380 / 11 700, на 6 km северозападно от село Кияново, Томска област
209 ← Чичкаюл 450 / 6150, при село Апсагачево, Томска област
180 → Болшая Юкса 177 / 2670, на 8 km южно от село Уст Юл, Томска област
172 ← Улуюл 411 / 8450, при село Уст Юл, Томска област
Подхранването на река Чулим е предимно снежно. Пълноводието на реката е от май до юли. Среден годишен отток 785 m3/s, максимален отток на 131 km от устието 8220 m3/s, минимален 108 m3/s. Средното количество на наносите, които реката носи, са 68 kg/s, а годишният им обем възлиза на 2100 хил. т. Замръзва в началото на ноември, а се размразява в края на април или началото на май. През пролетта по време на ледотопенето често се появяват задръствания по течението на реката, които предизвикват широкото ѝ разливане и наводнява обширни райони.
По течението на реката са разположени множество населени места: