Elva har sitt utspring i delstaten Mato Grosso. Der starter den som elva Tamitatoaba og renner etter hvert sammen med elvene Romero og Colisu. Disse tre elvene danner Xingu eller Parana-Xingu som renner nordover gjennom delstatene Mato Grosso og Pará. Fossen Itamarca danner det øverste punktet hvor elva er farbar med større fartøy. Ved utløpet til Amazonaselva, ved Porto de Moz danner Xingu en stor sjø og de to elvene løper sammen i en labyrint av mindre øyer og grupper av trær.