Elle coule entièrement dans la province de Tshopo où elle naît entre les territoires de la ville de Kisangani et celui d'Opala. Elle traverse Opala d'Est en Ouest dans sa partie Nord avant de confluer avec la rivière Eoli près de la route nationale 7. L'Eoli est plus important affluent de la rivière Lobaye par la taille de son bassin versant.
Après cette confluence, la Lobaye franchit la route nationale 7 entre les localités de Yatolema et Yaolela puis pénètre dans le territoire d'Isangi où elle se jette dans la rivière Lomami au Sud de la localité de Yambasi.
La Lobaye est un affluent de rive droite de la Lomami dans le bassin du Lualaba d'une longueur de 193 km.
Ses principaux affluents :
- Eoli
- Lokela
- Lulo
- Lula
- Lohela