Die in folgender Verlaufsbeschreibung vergrößert und fett hervorgehobenen Verkehrsübergänge bzw. Passhöhen liegen innerhalb des Einzugsgebietes des Wienflusses.
Als Quellfluss des Wienflusses gilt die Dürre Wien, die am Nordfuß des Kaiserbrunnberges (576 m) aus einer Kaiserbründl genannten Quelle entspringt (im Bild unten). Ein am Westrand des Kaiserbrunnbergs gelegener Sattel verbindet das Tal der Dürren Wien im Norden mit dem Tal eines Nebenflusses der Kalten Wien.
Die Dürre Wien erreicht den westlichen Ortsrand von Preßbaum, von wo in Westrichtung Hauptverkehrsrouten über Rekawinkel ins Einzugsgebiet der Großen Tulln führen. Im Zentrum von Preßbaum (315 m) vereinigt sich die Dürre Wien mit der von Süden einmündenden Kalten Wien, aus deren Tal Straßen über den Kaiserbrunnberg zum Talschluss der Dürren Wien und über den Hengstl nach Klausen-Leopoldsberg führen, zum Wienfluss.
Bevor der Wienfluss zum Wienerwaldsee (289 m, im Bild unten) aufgestaut wird, mündet von Norden der Weidlingbach ein, durch dessen Tal eine Straße über den Hinteren Steinberg ins Tullnerfeld führt.
Unmittelbar vor dem Stauraum des Wienerwaldsees mündet noch von Süden der das Brentenmais entwässernde Bach in die Wien, der kurz vor seiner Einmündung sowohl von der Westautobahn A 1 (Talübergang Brentenmais), als auch vom mit 24 m höchsten Aquädukt der 2. Wiener Hochquellenwasserleitung überbrückt wird (im Bild unten vor der Autobahnbrücke).
In den 0,32 km² großen Wienerwaldsee selbst mündet von Süden der 13,9 km lange Wolfsgrabenbach, aus dessen Tal Straßen über die Übergänge Kleiner Semmering und Vanas ins Liesingbachtal (und somit ins Einzugsgebiet der Schwechat) führen.
Unterhalb des Wienerwaldsees mündet von Norden der das Irenental entwässernde 6,1 km lange Tullnerbach in den Wienfluss (270 m, im Bild unten die Mündung), dem eine zum Hinteren Steinberg führende Straße aufwärts folgt.
In Purkersdorf mündet von links der 9 km lange Gablitzbach ein (241 m), aus dessen Tal Straßen über den Riederberg ins Tullnerfeld und über die Ochsenweide nach Mauerbach führen.
Nach der Gablitzbachmündung überschreitet der Wienfluss die westliche Stadtgrenze der Bundeshauptstadt Wien und es mündet im zum 14. Wiener Gemeindebezirk gehörenden Ortsteil Hadersdorf (240 m) von links der 12,4 km lange Mauerbach ein (im Bild unten), aus dessen Tal Verkehrswege über die Übergänge Ochsenweide ins westlich benachbarte Gablitzbachtal, über den Passauer Zipf und Hainbuch ins Tullnerfeld, sowie über die Sophienalpe nach Klosterneuburg führen.
In Hütteldorf (ebenfalls 14. Bezirk) mündet von Norden der Halterbach in den Wienfluss, aus dessen Tal über den Schottenhof und den Gallitzinberg Straßen in den 17. bzw. 16. Wiener Gemeindebezirk führen.
Innerhalb Wiens bildet der Wienfluss die Bezirksgrenzen zwischen den am nördlichen Ufer gelegenen Bezirken 14, 15, 6 und 1 (City) und den am südlichen Ufer gelegenen Bezirken 13, 12, 5, 4 und 3. Er erreicht, – nachdem ihm der vom Gallitzinberg kommende Ottakringer Bach von links zugeflossen ist -, schließlich am Ostrand des Stadtzentrums den Donaukanal, der danach das Alpengebiet verlässt, gänzlich in die Ebene des Wiener Beckens eintritt und sich beim Praterspitz (im Bild unten) wieder mit dem Hauptstrom der Donau vereinigt.
Der nach der Abzweigung des Donaukanals innerhalb Wiens von zahlreichen Brücken überquerte Hauptstrom der Donau passiert bei Stkm 1.921 die Staumauer des Kraftwerkes Freudenau sowie die rechtsseitige Einfahrt zum Freudenauer Hafen (auch Winterhafen genannt) und nimmt beim Praterspitz (153 m, Stkm 1.919, im Bild unten) von rechts den Donaukanal wieder auf.
Die Donau passiert die rechtsseitige Einfahrt zum Alberner Hafen, in dessen Uferbereich der für unbekannte in der Donau Ertrunkene im 19. Jh. angelegte Friedhof der Namenlosen (im Bild unten) liegt, tritt sodann wieder nach Niederösterreich über (Stkm 1.918) und es endet danach auch die Donauinsel, sodass es auch zur Wiedervereinigung mit dem Neue Donau genannten Entlastungsgerinne kommt.
Der nunmehr vereinigte Flusslauf der Donau passiert die am Südufer gelegene Ortschaft Mannswörth, nach der auf Höhe des Flughafens Wien-Schwechat von rechts die Schwechat einmündet (151 m, Stkm 1.914, siehe Schwechat-Gebiet).
