Fleuve côtier long de 59 km, la Touloubre prend sa source à Venelles, dans les Bouches-du-Rhône, entre le massif de la Trévaresse et la montagne Sainte-Victoire, à 330 mètres d’altitude. Son bassin-versant s’insinue entre celui de l’Arc, au sud, et celui de la Durance, au nord.
Après avoir traversé le plateau de Puyricard, elle entre dans les collines au nord d’Éguilles et au sud de Saint-Cannat. Elle traverse La Barben puis Pélissanne, franchit à hauteur de Salon-de-Provence le canal EDF par un large conduit souterrain (siphon), puis arrose Grans.
À l’approche de la Crau à Miramas, elle forme un brusque coude pour bientôt atteindre son exutoire : l’étang de Berre, à Saint-Chamas, au sein d’une zone de marais appelée « Petite Camargue » au lieu-dit « la Pointe ».