Fra udspringet løber den først mod nord gennem Tornsbjerg Skov, hvor den svinger mod øst forbi Fillerup, hvor der har været flere vandmøller og et savværk.[1] Videre løber Odder Å forbi herregården Rathlousdal, hvor der lå en helligkilde og karpedamme; herregårdslandkabet omkring Rathlousdal er fredet.[2] Efter flere oversvømmelser i Odder, blev Rathlousdaldæmningen bygget af jord i 2020 for at forsinke regnvand inden Odder, men en oversvømmelse skyllede jorden væk i oktober 2023.[3] I september 2024 var jernspunsvægge sat i for at sikre vandet.[4]
Åen løber gennem det centrale Odder, forbi den gamle Odder Vand- og Dampmølle, der i dag rummer Odder Museum, forbi rådhuset, og i den østlige del svinger den mod nord, hvor den i den nordøstlige ende af byen får tilløb af Stampemølle Bæk fra øst. Videre mod nordøst får den, lige syd for landsbyen Assedrup, tilløb af Rævså fra syd. Odder Å svinger efterhånden mere mod øst, og her har den et tilløb fra venstre side i form af det lille vandløb, Fiskbæk. Derefter løber åen ud i bunden af Norsminde Fjord, der har udløb i Kattegat ved Norsminde.
