Den egentliga Dyltaån börjar efter Norasjön i Nora kommun, strömmar först österut, förbi Hammarby och sedan rakt söderut förbi Järle. De sex kilometrarna uppströms Järle rinner ån genom Järleåns naturreservat. På sträckan mellan byarna Bondebyn och Flåten utgör ån kommungräns mellan Nora och Örebro. Därefter går den helt i Örebro kommun, men utgör då istället landskapsgräns mellan Närke och Västmanland. Slutligen viker Dyltaån åter åt öster, förbi Dylta kvarn och Ervalla station, för att slutligen mynna i sjön Väringen.
På 1600-talet fanns det planer att med en kanal förbinda Dyltaån med Hjälmaren, via sjön Lången. Avsikten var att underlätta transporter av järn från Bergslagen.
