Plusieurs petits torrents du versant nord-ouest des Alpettes dans les Préalpes fribourgeoises s'unissent au nord de Semsales pour former la Broye. Celle-ci s'écoule d'abord en direction du sud-ouest, parallèlement aux Préalpes, puis après 10 km (à Tatroz) change brusquement de direction vers le nord-ouest. Après Palézieux elle bifurque vers le nord en direction de Moudon. À Moudon elle oblique vers le nord-est.
La vallée de la Broye s'ouvre, aux alentours de Payerne, en une large plaine intensément cultivée, la culture du tabac y est fortement implantée. Peu avant son embouchure dans le lac de Morat, la Broye reçoit son dernier et plus long affluent, la Petite Glâne. La Broye quitte le lac de Morat au nord-est, passe autour du mont Vully et se jette dans le lac de Neuchâtel. Cette dernière partie entre les lacs de Morat et Neuchâtel est aussi connue sous le nom de « canal de la Broye ». En effet, le cours de la Broye y a été totalement aménagé lors des travaux de correction des eaux du Jura.
La Broye n'emprunte son lit naturel que sur quelques kilomètres ; en dessous de Moudon, elle a été canalisée et redressée, dans le cadre des corrections des eaux du Jura (XIXe et début du XXe siècle), suite à de nombreuses inondations.
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