Er entspringt in Brasilien im gebirgigen Hochland von Mato Grosso ungefähr 115 km nördlich von Cuiabá. Von dort aus fließt der Río Paraguay in südlicher Richtung. Er verlässt das Hochland und durchquert die Niederung des Pantanal. Dort fließt er zumeist parallel zur bolivianischen Grenze. Im Süden des Pantanals bildet er die Grenze zwischen Brasilien und Paraguay. Anschließend durchquert er Paraguay in Nord-Süd-Richtung und durchquert dabei die paraguayische Hauptstadt Asunción. Unmittelbar danach bildet er die Grenze zwischen Paraguay und Argentinien. Etwas nördlich von Corrientes mündet er in den Paraná.

Der Río Paraguay ist der längste und größte Fluss Paraguays. Nach dem Paraná ist er der zweitwichtigste Handelsweg der Staaten, die er durchfließt. Sein größter Hafen ist Asunción.

Der Paraguay umfasst ein Einzugsgebiet von rund 1.150.000 km²; es reicht in die Staaten Brasilien, Bolivien, Paraguay und Argentinien.