天王寺川
上流にて大きく2流に分岐していて西の支流には足洗川(あしあらいがわ)、東の支流には勅使川(ちょくしがわ)の名が付いており、両川に挟まれた丘陵地に中山寺がある。2川の源流はいずれも中山にあり、勅使川源流付近は1970年代に宅地開発されているが、足洗川は源流から中山寺境内までの上流域が国有林で、一部は宝塚自然休養林となっておりかつての里山の景観をほぼそのまま保っている。なお中山寺奥の院に湧く大悲水も、足洗川源流の一つである。両川とも源流を発してから南行し、中山寺境内に入ったところから平野となる。そのまま阪急宝塚線、国道176号、JR宝塚線を横切り、国道176号を過ぎた辺りから天井川となる。JR線南方の宝塚市今里町内にてこの2川が合流し、以降同地点から下流が天王寺川となる。なお合流地点には昭和12年8月に在小濱村旧帝国陸軍有志により建立された、「東久邇宮殿下お野点の地」の碑がある。
少し南行した後に東進し、宝塚市の上の池北東付近で伊丹市に入ると同市荒牧の天日神社西方で再び南に流れを変える。やがて中国自動車道、国道176号バイパスと交差し、宝塚市立安倉中学校、兵庫県立伊丹北高等学校が現れた付近から右岸が宝塚市、左岸が伊丹市の市境を流れる(川自体は伊丹市に属する)。都市計画道路市道宝塚池田線と交差してから下流は両岸とも伊丹市となり、伊丹市立天王寺川中学校を過ぎた地点でいったん西に向くもすぐに南へ向きを変え、介護老人施設ケアハイツいたみの西で天神川を取り込み、そこから西進。すぐに兵庫県道42号尼崎宝塚線をくぐり、関西電力西野変電所の南西で再び南へ向きを変えて尼崎市に入り、500mほど流れて尼崎市西昆陽で武庫川に注ぐ。
宝塚市
伊丹市
尼崎市‐ただし尼崎市内を流れるのは武庫川に注ぐ河口の約500mのみ。