Die Moldau besitzt die Quellflüsse Warme Moldau aus dem Böhmerwald und die Kalte Moldau, die in der Nähe von Haidmühle im Bayerischen Wald entspringt. Beim Zusammenfluss von Warmer Moldau und Kalter Moldau ist die erste deutlich größer.
Von hier fließt die Moldau nach Südosten. Der junge Fluss bildet starke Mäander in einem relativ flachen, waldreichen Tal, ehe er in dem 48 Kilometer langen Lipno-Stausee eintritt. Unterhalb des Sees ist das Tal zumeist tief, mit schmalen Auen und steile Hänge.
Die Moldau passiert die Stadt Vyšší Brod und ändert ihre Fließrichtung nach Norden. Sie passiert die historisch interessante Stadt Český Krumlov (Krumau oder Krummau) und fließt tief unter der Burgruine Maidstein vorüber. In diesem Bereich ist das Tal sehr windungsreich.
Der mächtig angewachsene Fluss durchfließt nun die Prager Innenstadt. Bei Mělník schließlich mündet er in die von rechts kommende, kleinere und bis dahin kürzere Elbe.
Diese erweckt den Eindruck, Hauptfluss zu sein, als sie schon oberhalb der Mündung ein breiteres Tal hat und die Fließrichtung beibehält, während die Moldau an der Mündung eine deutliche Linkskurve macht.
Die Wasserkraftwerke erbringen eine Leistung von 700 MW. Ab der vorletzten Staustufe ca. 20 km oberhalb von Prag ist die Moldau schiffbar.
Unterhalb von Týn nad Vltavou mündet von rechts die Lainsitz ein. Bald darauf tritt die Moldau in den 68 Kilometer langen Staubereich der Orlik Talsperre ein.
Hier mündet von links die Otava. Nach dem Orlik Stausee folgen der Slapy Stausee und das Wasserkraftwerk Štěchovice.
Nach der Kraftwerkskaskade fließt von rechts die Sázava und im Prager Stadtgebiet von links die Berounka, der größte Nebenfluss, in die Moldau.
Interessant für Radtouristen ist der Moldau-Radweg, der bei Mělník Anschluss an den Elbe-Radweg hat. Wassersport wird besonders im Lipno-Stausee betrieben. Die Moldau im Gebiet von Český Krumlov ist auch ein Zentrum des Kanuwanderns.
