La rivière naît d’une source vauclusienne à 360 mètres d’altitude. L’essentiel des eaux du Vernazobres provient de trois sources, l’une en amont et l’autre en aval de Malibert, la troisième venant de l’Ilouvre en contrebas du pont du Poussarou sur la RN 112.
Descendant rapidement de Babeau (150 m en moins de 3 km), le Vernazobres rejoint la vallée de Saint Chinian. Traversant les communes de Pierrerue et de Prades, il débouche dans l’Orb à 60 m d’altitude, en amont de la commune de Cessenon, après un trajet de 24 km.