Резовска река се образува от сливането на реките Паспалдереси (лява съставяща) и Велика (дясна съставяща) на турска територия, на 291 м н.в., на 2,3 км южно от турското село Паспала (Армутверен). За начало на Резовска река се приема Паспалдереси, която извира под името Чаталар от Странджа, на 41°57′08″ с. ш. 27°16′12″ и. д. и 666 м н.в., на 3,6 км северозападно от от село Бургазджик (Гечитаджи). До съединяването си с река Велика Паспалдереси протича в югоизточна посока през язовира "Армаган", а след изтичането си от него — в източна.
След като се съедини с река Велика и се образува същинската Резовска река, около 3 км тече в северна посока и достига до българската граница на 8 км южно от град Малко Търново, при устието на левия ѝ Делиевска река. От тук до устието си реката служи за граница между двете държави, като протича в дълбока меандрираща долина, залесена с дъбови гори, с генерално източно направление. Влива се в Резовския залив на Черно море при село Резово.