Il naît sur les pentes du mont Gregory, à l'est de Warburton dans les Eastern Highlands du Victoria et a un parcours de 246 km vers l'ouest avant de se jeter dans la baie de Port Phillip . Le cours inférieur du Yarra traverse le centre de Melbourne avec un débit moyen de 22,8 m3⋅s-1. Son début est alimenté par les chutes de neige et c'est d'ailleurs le fleuve le plus occidental du pays à être alimenté de cette manière. Son bassin versant s'étend sur environ 4 000 km2. Parmi les principaux affluents du Yarra, on trouve les rivières Plenty, Merri Creek, Darebin Creek, Gardiners Creek et Moonee Ponds Creek. À l'origine, le Yarra était un affluent du Maribyrnong.