Gaula har utspring fra innsjøen Gaulhåen i Holtålen kommune. Gaulhåen har sitt tilsig fra Kjølifjellet (1288 moh.), som er grensefjell mellom Tydal og Holtålen. Viktige bielver til Gaula er Rugla, med utløp fra Ruglsjøen i Røros kommune, Hesja og Holda i Holtålen, Forda, Bua og Sokna i Midtre Gauldal kommune, og Gaua og Lundesokna i Melhus kommune. Det høyeste punktet i nedslagsfeltet er Forollhogna (1332 moh.). Gaula munner ut i Trondheimsfjorden ved Sundet Gård ved skillet mellom Leinstrand og Byneset i Trondheim kommune.