Bjoreio har utspring på nordvestsida av Sildabunutane i Hardangervidda nasjonalpark. Elva, som her kalles , renner deretter mot sørøst gjennom den vide Sildabudalen og ut i Langavatnet (1 223 moh). Under navnet fortsetter elva det korte stykket ned til innsjøen Tinnhylen (1 213 moh). Fra Tinnhylen renner elva, som nå heter Bjoreio, mot nordvest ut av nasjonalparken og ned Bjoreidalen. Ved turisthytta Nybu kommer sideelva Svinto inn fra øst. Her renner elva gjennom Bjoreidalen naturreservat. I reservatet er det fredselsforbud utenom spesielt oppmerkede stier i tida 20. mai til 20. juli, av hensyn til hekkende fugl. Ved Storlia ligger den 81 meter høye og 1 160 meter lange Sysendammen, som demmer opp Sysenvatnet i sideelva Leiro, like før denne munner ut i Bjoreio. Elva fortsetter mot vest gjennom Sysendalen, og mottar sideelvene Isdølo fra nord og Drolstølbekken fra sør. Ved Fossli danner elva den 182 meter høye Vøringsfossen, hvor den kaster seg ned i den trange og dype Måbødalen. Elva munner ut i Eidfjordvatnet i Øvre Eidfjord, bare 500 meter fra naboelva Veig. Videre fra Eidfjordvatnet fortsetter den korte elva Eio ut i Hardangerfjorden.