Nimtofte Å udspringer i Ramten Sø i Norddjurs Kommune. Herfra løber den mod sydvest og når Syddjurs Kommune øst for Ramten Mølle. Åen fortsætter mod sydvest til Nimtofte, hvor den drejer mod sydøst og løber videre til udløbet i Kolindsunds Nordkanal lidt syd for Vedø.
Den øvre del af Nimtofte Å er reguleret, og især om sommeren påvirkes den af udtørringer og algedannelse fra Dystrup-Ramten Søerne. Længere nedstrøms får åen et mere naturligt forløb. På strækningen fra Nimtofte til udløbet forbedres åens forløb yderligere med sving, fald og høj strømhastighed. Det giver grundlag for et rigt dyreliv, som bl.a. omfatter en række rentvandskrævende vandløbsdyr. Ådalen har her karakter af vældmose, som visse steder kan opvise store bestande af gøgeurter.
Nimtofte Å er desuden det vigtigste gydevandløb for de havørreder, som trækker op gennem Kolindsundkanalerne. I de sidste 500 år har åens vand dog været opstemmet til en mølledam ved Nimtofte, og kun via en fisketrappe kan ørrederne nå gydepladserne længere oppe i åsystemet. Et projekt, der havde til formål at fjerne spærringen ved Nimtofte Mølle og etableringen af en faunapassage, blev opgivet i 2014.
