Темза берёт начало на возвышенности Котсуолд, протекает в черте Лондона и впадает в Северное море, образуя эстуарий. Ширина реки в черте Лондона 200—250 м, ширина эстуария от 650 м (близ восточной окраины Лондона) до 16 км (близ устья). Питание в основном дождевое. Средний расход воды в низовьях 260 м³/с, максимальный — зимой.
Ледостав наблюдается лишь в очень холодные зимы. Нижнее течение Темзы подвержено влиянию приливов (их высота в Лондоне до 6—6,5 м), которые достигают города Теддингтон (где русло Темзы перегорожено плотиной). Для защиты прилегающих к Темзе территорий от наводнений берега нижнего течения реки и эстуария укреплены защитными дамбами, а в городах — набережными.
Река судоходна почти на всём протяжении. До Лондона поднимаются суда водоизмещением до 800 т.
Темза соединена старыми каналами (Оксфордский канал и др.) с Бристольским заливом, Ирландским морем и промышленными районами центральной части страны. Но Темза - это не только поток непрозрачной вонючей воды, имеющий чисто индустриальное значение. Это красота и трагедии перекинувшихся через неё мостов, облюбованных лондонскими  самоубийцами как трамплины в новый, лучший мир. Это сотни забавных, загадочных и жутковатых историй, наползающих на прибрежные улицы с волнами осеннего и зимнего тумана. Это ежегодные азартные регаты и прогулки на лодках. Темза многолика и вечна, наверняка серьёзно  вознамерилась поспорить со стариком-Лондоном, кто кого переживёт на этом свете, вода камень, или камень бегучую  воду.