Selve Sassenelva starter fra Rabotbreen lengst øst i Sassendalen, mens den lengste tilløpselva kommer fra sør og starter fra Marmorbreen øverst i Fulmardalen, og løper sammen med Sassenelva rundt fem kilometer nedstrøms fra Rabotbreen. Fra samløpet renner elva først mot vest, senere nordvest, til den munner ut i Sassenfjorden. De største sideelvene er Vendomelva og Eskerelva. Sassenelva ligger i en bred, flatbunnet dal med mye løsmasser, og elva brer seg utover i et sterkt forgrenet elveløp som stadig endrer seg.