Русокастренска река води началото си от извор-чешма на 335 м н.в., на южния склон на възвишението Хисар, на 2,4 km югоизточно от град Карнобат. Тече в югоизточна посока в плитка долина заета от обработваеми земи. При село Желязово прави голям завой на север, като заобикаля изолираната височина Русен камък (108 м), приема отляво най-големия си приток Хаджиларска река и отново продължава на югоизток през Бургаската низина. Влива се в северозападната част на Мандренското езеро, на 6 м н.в., при село Константиново.