Der Armuthsbach entspringt etwa 1,5 km südwestlich von Tondorf auf einer Höhe von 531 m ü. NHN. Die Quelle liegt auf dem Gebiet von Blankenheim. In überwiegend östliche Richtungen abfließend durchfließt der Armuthsbach die Ortschaft Rohr. Unterhalb der Ortschaft erreicht der Bach die Landesgrenze zu Rheinland-Pfalz. Im weiteren Verlauf bis zur Mündung liegen keine weiteren Ortschaften am Fluss. Etwa 400 m nördlich des Baches liegt Hümmel, etwa 900 m südlich Wershofen. Etwa 800 m westlich von Schuld mündet der Armuthsbach auf 241 m ü. NHN linksseitig in die Ahr.
Der Armuthsbach durchfließt das nordrhein-westfälische NaturschutzgebietArmuthsbach und Nebenbäche.
Einzugsgebiet und Zuflüsse
Das 60,526 km² große Einzugsgebiet wird über Ahr und Rhein zur Nordsee entwässert. Bei einem Höhenunterschied von 290 m beträgt das mittlere Sohlgefälle 15,5 ‰. Wichtigster Nebenfluss des Armuthsbachs ist der 7,7 km lange Buchholzbach.