Die Tschuja entspringt im Synnyr-Höhenzug (хребта Сынныр) nordöstlich des Baikalsees. Sie fließt in nördlicher Richtung durch das Nördliche Baikalhochland (Северо-Байкальское нагорье) und mündet nach 512 km rechtsseitig in die Lena. Sie entwässert ein Areal von 18.400 km². Der mittlere Abfluss (MQ) an der Mündung beträgt 162 m³/s.[3] Zwischen Mai und Oktober ist der Fluss eisfrei.[1] Der wichtigste Nebenfluss der Tschuja, die Malaja Tschuja („Kleine Tschuja“), mündet bei Flusskilometer 52 von links.