Temzė prasideda Kotsvold Hilso aukštumoje (Cotswolds Hill) ir teka į rytus per Londono baseiną; įteka į Šiaurės jūrą, sudarydama estuariją (žiočių plotis 16 km). Upė vandeningiausia būna žiemą, tačiau užšąla ne kasmet. Žemupį veikia jūros potvyniai (jų aukštis ties Londonu iki 6,5 m), dėl to vaga sutvirtinta pylimais.