Nasce nei pressi del colle del Piccolo Moncenisio in territorio francese. Le sue acque sono poi sbarrate da una grande diga e formano il lago del Moncenisio. Entrando in territorio italiano attraversa dapprima il comune di Moncenisio, poi quelli di Novalesa e di Venaus, scendendo in genere con un andamento da nord a sud.
A valle del capoluogo di Venaus, il torrente piega decisamente verso est e dopo aver segnato per un certo tratto il confine tra Mompantero e Susa devia infine nuovamente verso sud e va a confluire nella Dora Riparia appena ad est del centro di Susa.
In quest'ultimo tratto viene scavalcato dalla Strada statale 25 del Moncenisio.
[3] Il suo bacino ha un perimetro di 56 km.[1]
Rio Vitoun: nasce dalla punta Marmottere e, dopo aver cambiato il proprio nome in Rio Groglio, sfocia nel Cenischia poco a monte di Novalesa;
Torrenti Marderello e Crosiglione: raccolgono le acque che scendono dal versante occidentale del Rocciamelone e confluiscono nel Cenischia tra Novalesa e Venaus.
Rio Tiglieretto e Rio della Croce: drenano il versante est della punta Mulatera e terminano nel Cenischia tra Novalesa e Venaus.[3]
Regime idrologico
Il regime idrologico del torrente è pesantemente influenzato dalla presenza della diga del Moncenisio, realizzata per scopi idroelettrici; anche a valle del grande invaso sono poi presenti numerose opere minori di regimazione idraulica.
Note
^ab AA.VV., Elaborato I.c/5 (PDF), in Piano di Tutela delle Acque - Revisione del 1º luglio 2004; Caratterizzazione bacini idrografici, Regione Piemonte, 1º luglio 2004. URL consultato il 1º settembre 2009 (archiviato dall'url originale il 25 febbraio 2012).
^abCaratterizzazione bacini idrografici (elab.I.c/7) - Allegato tecnico al Piano di Tutela delle Acque, Regione Piemonte, rev. del 1º luglio 2004 (on-line in formato .pdf su [1]Archiviato il 3 marzo 2016 in Internet Archive.)
^abCarta Tecnica Regionale raster 1:10.000 (vers.3.0) della Regione Piemonte, 2007