Prenant sa source à Revigny au fond d'une reculée, la Vallière possède un cours supérieur assez pentu avec de nombreux aménagements qui permettaient autrefois l'utilisation de la force motrice de l'eau.

La rivière traverse la ville de Lons-le-Saunier, préfecture du Jura (39). À l'aval de la commune après son passage sous le viaduc d'une ancienne voie ferrée, la rivière entre dans la vaste plaine bressane et sa pente se réduit notablement. Elle se jette dans le Solnan à Louhans-Châteaurenaud au niveau du quartier de Saugy.

Les pêcheurs apprécie cette rivière calme et sinueuse.