Река Пенза берёт начало на Керенско-Чембарской возвышенности вблизи села Черенцовка Пензенского района, а впадает в реку Суру в южной части города Пензы. Длина 78 км, площадь бассейна 1370 км². Течёт по холмистой, пересеченной оврагами местности. Русло извилистое, песчаное. Ширина русла в среднем течении в межень 14—16 м, в половодье увеличивается до 30—40 м. Средняя скорость течения в районе совхоза «Ардымский» в межень 0,1—0,3 м/с, в половодье до 1,5—1,8 м/с. Средняя величина падения уровня 1,4 м на 1 км. Средний годовой расход воды составляет 3,5 м³/с, в половодье увеличивается до 150—200 м³/с, в межень уменьшается до 0,6—0,8 м³/с. Замерзает в начале декабря, вскрывается в . Иногда верховье реки Пензы называют Пензяткой, что неверно. Река Пензятка впадает в реку Пензу вблизи географического центра Пензенской области недалеко от села Загоскино.