Rzeka wypływa z jeziora Hańcza i przez pierwsze kilometry płynie głębokim wąwozem w obrębie Suwalskiego Parku Krajobrazowego. W wąwozie tym jest utworzona ścieżka dydaktyczna o tematyce przyrodniczej. Nieopodal, na zachód od miejsca zwanego Turtul znajduje się dolina zawieszona „Gaciska” – rzadki okaz geomorfologiczny pozostałości po wcześniejszych przepływach wód, przed powstaniem aktualnego koryta Hańczy. Na wschód od tego samego miejsca – inna rzadkość geologiczna – największe w Europie głazowisko Bachanowo. W pobliżu wsie zamieszkane dawniej przez Staroobrzędowców i słynna ich molenna w Wodziłkach. W górnym biegu rzeka bywa wartka – jej średni spadek wynosi ponad 2‰. Zlewnia została ukształtowana przez zlodowacenie bałtyckie i charakteryzuje się zróżnicowaną rzeźbą terenu z licznymi jeziorami rynnowymi i wytopiskowymi oraz dużą ilością zagłębień bezodpływowych.
Dalej Czarna Hańcza płynie coraz spokojniej, lekko meandrując przez dolinę w kierunku Suwałk. Jest jedynym ciekiem wodnym przepływającym przez Suwałki, co powoduje nadal – mimo znacznej poprawy w latach 90. XX wieku – jej stosunkowo duże zanieczyszczenie. Za miastem rzeka wpływa na teren Wigierskiego Parku Narodowego i Puszczy Augustowskiej.