A diferencia de su río hermano, que se dirige hacia el océano Atlántico, el Noguera Pallaresa se dirige inicialmente hacia al noreste por el municipio de Alto Arán, pasa por Montgarri, y atraviesa Pallars hacia el sur, primero Pallars Sobirà (atravesando los pueblos de Esterri de Aneu, Llavorsí, Sort y Gerri de la Sal), y tras atravesar el congosto de Collegats, el Pallars Jussà (atravesando los pueblos de Puebla de Segur y Tremp), donde se le unen los ríos Escrita y Flamisell tras pasar Puebla de Segur.