Река Сазлийка извира на 651 м н.в. под името Топлиците на 1,5 км югозападно от връх Руя (812 м) в Сърнена Средна гора. До село Казанка тече на юг, след което завива на изток под името Казанска река. След село Старозагорски бани постепенно за вива на юг и югозапад, а след притока си Чаталка — на югоизток и при селата Лясково и Ракитница навлиза в Горнотракийската низина. От село Казанка, през село Лясково до село Ракитница протича в дълбока и залесена долина. По цялото си протежение в Горнотракийската низина коритото на реката е коригирано с водозащитни диги. След село Арнаутито реката поема в източна посока, след село Сърнево — югоизточна, а след град Раднево — южна. Влива се отляво в река Марица на 78 m н.в., на 1,7 kм източно от град Симеоновград.
Речният режим на подхранване е с плувиален характер, което определя ясно изразен пролетен максимум на оттока — януари-април, а минимумът — юли-октомври. Среден годишен отток при град Гълъбово 18,0 m3/s. На места по нейното течение са се образували типични крайречни гори от топола и върба.