Поповска река извира под името Воденска река на 482 м н.в. в местността Белия гръбнак, в източната част на Дервентските възвишения, в непосредствена близост до границата с Турция. В най-горното си течение до село Воден) протича в тясна и залесена долина, в началото на запад, а след това на север. След селото завива на северозапад, като долината ѝ запазва тесния си характер до град Болярово, но вече обезлесена. След града долината на Поповска река значително се разширява, появяват се множество меандри и няколко пъти сменя посоката си на течение — от Болярово на североизток, в района на село Дъбово на северозапад, а след село Попово и до устието си — на югозапад. След село Добрич протича през Елховското поле. Влива отляво в река Тунджа на 98 м н.в., на 800 м северно от разклона за КПП "Лесово" и Тополовград.