Opis przebiegu Źródło Wilejki znajduje się we wsi Kiemiany (0,7 km na południe od Windziun). Następnie przez około 12 km płynie ona wzdłuż granicy białorusko-litewskiej (na zdecydowanej większości trasy wyznaczając ją), meandrując przez błotniste piaski. Przecina Wysoczyznę Miednicką, z której do Wilejki spływają jej lewostronne dopływy: Kiena, Kuosinė, Rūkainė, Vaičia, Šiaudinė, odwadniając gliniaste formacje. W pobliżu wsi Kiena Wilejka przepływa przez zbiornik retencyjny Margių (lit. Margių tvenkinys), wybudowany w 1972 r. poprzez spiętrzenie wód rzeki na potrzeby gospodarki rybackiej. Za wsią Tawria do Wilejki uchodzi jej największy prawobrzeżny dopływ – Tawria. W dolnym biegu rozszerza koryto do 10–15 m, a średni przepływ u ujścia osiąga 5,63 m³/s. Wahania poziomu wody wynoszą średnio 120 cm rocznie. W XX w. niosła duże powodzie. Przepływa przez Wilno, mając charakter górskiego potoku i posiadając brody o głębokości od 0,4 m do 0,7 m. Malowniczo meandruje na wysokości wileńskiego Belmontu. Następnie oddziela klimatyczną dzielnicę Zarzecze od Starego Miasta, płynie wzdłuż parku Kalnų i obok Góry Giedymina. Uchodzi do Wilii w centrum Wilna, na Starym Mieście, na wschód od Góry Zamkowej i na zachód od Góry Trzykrzyskiej.