Река Нишава извира от местността "Голямо мочурище" на около 0,6 км западно от връх Малък Ком (висок 1959 м), в Западна Стара планина. В горното си течение реката е позната под името Гинска река. Това е и причината, предимно в Сърбия, да се смята, че Нишава води началото си едва след сливането на Гинска с река Ерма на сръбска територия, край село Суково. Съществува и трета версия за изворите на реката, възприета от някои пътешественици в миналото (Иречек, Константин. Пътувания по България, София 1974, с. 546), според която, началото на Нишава идва от река Ежевица, която извира недалеч от Драгоман. Лесно се вижда, че подобно твърдение няма как да отговаря на истината, и че всъщност Ежевица е по-късата и с по-малка водосборна площ река.
До село Гинци р. Нишава протича в дълбока долина, след което продължава пътя си през Годечката котловина. В нейното дефиле, край с. Разбоище, е скрит един уникален шедьовър на българската духовност и култура – скалният манастир “Въведение Богородично”, а малко преди началото на с. Калотина водите ѝ са издълбали живописен пролом.
Река Нишава има предимно карстово подземно подхранване и е една от българските реки, които са с най-голям повърхностен (при прииждане) отток. При село Калотина реката е пълноводна през месеците февруари-април и маловодна през август-септември. Замръзва средно за около 30-40 дни годишно.
След напускането на България, река Нишава преминава през Царибродско и през Пиротско поле, където в нея се влива река Темска. След Бела паланка реката образува внушителната Сичевска клисура. В Сърбия Нишава пресича градовете Цариброд, Пирот, Бела паланка, Нишка баня и Ниш. Общата дължина на реката на сръбска територия е 151 километра.
Водосборната площ на Нишава в България е 191 кв. км., а дължината ѝ е 40 километра. Средният годишен отток при Калотина е 1,80 куб. м. в секунда.