L'Ouche prend sa source à Lusigny-sur-Ouche, près du hameau de l'Ermitage, à environ 1 km au sud du château et du village, au pied des collines du bois de l'Ocre (400 m d'altitude) et du bois du Pommeret (456 m d'altitude). Elle arrose le pays d'Ouche (pagus oscarensis) ou Oscheret3.
De 95,4 km de longueur1, entre Bligny-sur-Ouche et Sainte-Marie-sur-Ouche, l'Ouche serpente dans sa vallée supérieure où alternent des paysages bucoliques et reposants que l'on nomme aussi la « Suisse Bourguignonne. » Elle se jette ensuite à Dijon dans le lac Kir, plan d'eau artificiel et principal lieu de promenade des Dijonnais.
En quittant Dijon, l'Ouche baigne le bord ouest du parc de la Colombière, arrose Longvic où une coulée verte a été aménagée sur ses bords, prend une franche orientation vers le sud et se jette 40 km plus loin dans la Saône, près de Saint-Jean-de-Losne.Dans la partie amont de sa vallée, l’Ouche était longée par la ligne dechemin de fer d'Épinacà Pont-d'Ouche. Au-delà, elle aura également partagé un temps sa vallée avec lecanal de Bourgogneentre Pont-d'Ouche et Dijon. Elle traverse ensuite la capitale des ducs de Bourgogne où son cours a été quasiment entièrement canalisé et rectifié : ses nombreux bras qui apportaient de l'eau à l'hôpital général, formaient plusieurs îles et îlots (il existe encore une « rue de l'Île » à Dijon) et baignaient les anciens remparts ont été comblés. Pour l'anecdote, il existe dans le parc de l'hôpital général un pont qui franchissait encore l'Ouche en 1880 et qui n'enjambe plus aujourd'hui que de la pelouse.
En quittant Dijon, l'Ouche baigne le bord ouest du parc de la Colombière, arrose Longvic où une coulée verte a été aménagée sur ses bords, prend une franche orientation vers le sud et se jette 40 km plus loin dans la Saône, près de Saint-Jean-de-Losne.