Ivalojoki har utspring i Korsafjellene lengst øst i Enontekis kommune, som danner hovedvannskillet mellom Tana i nord, Torneälven i sør og vest og Enaresjøen og Pasvikelva i øst. Derfra renner elva mot øst og inn i Lemmenjoki nasjonalpark og Enare kommune. Elva renner først gjennom et myrpreget viddelandskap, senere gjennom et landskap med åser og lave fjell. Storparten av Ivalojokis nedbørfelt er ubebodd, men like før munningen renner den gjennom byen Ivalo. Den deler seg deretter i tre hovedarmer og munner ut i Enaresjøen gjennom et elvedelta.