Der Bach entspringt am südwestlichen Fuße des 477 Meter hohen Schloßbergs und etwa 1,5 km östlich des Ortes Kirchschönbach auf einer Höhe von 322 m ü. NHN.
Anschließend fließt er im Steigerwaldvorland durch Kirchschönbach, einen Stadtteil von Prichsenstadt. Der weiterhin nach Westen verlaufende Bach passiert danach die Lohmühle am rechten und die Stadt Prichsenstadt überwiegend am linken Ufer und wendet sich dort auf nordwestlichen Lauf. Der Bach bildete seit dem 14. Jahrhundert den nördlichen Teil des Stadtgrabens (siehe auch Prichsenstädter Stadtbefestigung). Im Stadtgebiet mündet auf der linken Seite der Beibach, der bis zum Zufluss länger ist als der Altbach-Oberlauf. Am nordwestlichen Stadtrand wird er von derselben Seite noch durch den Dienstbach verstärkt.
Gleich darauf passiert der Bach die Schnaudersmühle, unterquert die Gleisanlagen der Bahnstrecke Kitzingen–Schweinfurt, fließt danach bei der Flur Hoflängen an Resten einer Siedlung aus vor- und frühgeschichtlicher Zeit[1] vorbei, um schließlich südwestlich von Stadelschwarzach auf einer Höhe von 220 m ü. NHN von links in die Schwarzach zu münden.
Sein etwa 7,6 km langer Lauf endet 102 Höhenmeter unterhalb seiner Quelle, er hat somit ein mittleres Sohlgefälle von 14 ‰.
im Südosten an das der Ebrach, die in die Reiche Ebrach mündet;
und im Süden an das des Sambachs, der über den Castellbach in die Schwarzach entwässert.
Im Bereich des Steigerwaldes ist das Einzugsgebiet zum größten Teil bewaldet, der im Steigerwaldvorland liegende Teil ist eine von Ackerland geprägte offene Kulturlandschaft.
Der Altbach entsteht in der teils von Flugsand bedeckten Übergangszone zwischen dem Gipskeuper (Grabfeld-Formation) am Westrand des Steigerwaldes und einer weiten Lettenkeuper-Fläche (Erfurt-Formation) westlich davon im Steigerwald-Vorland. Schon vor Prichsenstadt steht auf dem Talgrund der Obere Muschelkalk an. Auf seinem Unterlauf nach Nordwesten folgt der Altbach einer in selber Richtung laufenden Doppelstörung.[BA 2]
