Nitra springer ut fra de sørøstlige skråningene av Lúčanská Malá Fatra ved fjellet Reváň. I det øvre løpet renner elva gjennom Det øvre Nitra-bekkenet (Hornonitrianska kotlina). Nedenfor landsbyen Nitrianske Pravno, mellom Prievidza og Nováky tar den opp den første større sideelven, Handlovka, fra venstre. På den videre ruten mot sørvest møter den Nitrica ved Partizánske. Der når Nitra Det donauske lavlandet (Podunajská nížina), passerer Tribeč-fjellene på venstre side og opptar sideelvene Vyčoma (venstre) og Bebrava og Chotina (høyre) ved Topoľčany. I det videre løpet til Nitra endres kursen mot sør og her får den tilførsel fra de høyre sideelvene Bojnianka og Radošina. I Nitra danner elven en sløyfe mellom slottsbakken og byfjellet Zobor og når deretter det nedre løpet. Ved Dolné Krškany deler elven seg i to grener; sidegrenen Malá Nitra når igjen hovedelven ved Bánov. Den største sideelven, Žitava, renner ut i Nitra mellom Šurany og Úľany nad Žitavou.