Река Струмешница извира под името Стара река на 1346 m надморска височина в планината Плачковица, в землището на село Шипковица, община Радовиш, Република Македония. До град Радовиш тече на юг в дълбока долина, след което при града излиза от планината, завива на югоизток и навлиза в Радовишкото поле, а след около 10 км — в Струмишкото поле и постепено завива на изток като запазва тази си посока до устието си. При ГККП Златарево навлиза в българска територия като тече в широка и плитка долина с множество меандри. Минава на около 2 км северно от град Петрич и се влива отдясно в река Струма, на 93 m надморска височина, на 2 km североизточно от село Митино. Почти по цялото си протежение в Струмишкото поле в Република Македония и Петричкото поле у нас коритото ѝ е коригирано с водозащитни диги.
Река Струмешница има дъждовно, снежно и подземно подхранване със зимно-пролетно пълноводие (февруари) и лятно-есенно маловодие (август). Среден годишен отток при ГККП Златарево — 10,5 m3/s, при село Митино — 12,5 m3/s и абсолютно максимално водно количество от 290 m3/s.