תוואי הנחל תחילתו מעבר לקו הירוק, בסמוך לישוב גבעת זאב. בדרכו זורם הנחל אל מאגר הגיא- מאגר משמר איילון ובסמוך למחצבת נשר אשר קוטעים את זרימתו. נחל איילון זורם מדרום ומערב לנמל התעופה בן גוריון בחתך מוסדר ורחב. בהמשך חוצה הנחל את כביש 4 ונכנס לתחום פארק אריאל שרון, שם מתוכננים ומבוצעים שינויים בתוואי הנחל. במורד שטחי הפארק מתכנס הנחל לתעלת האיילון המבוטנת בנתיבי איילון, שם זורם הנחל לכיוון צפון עד להתמזגותו לנחל ירקון ב"ראש ציפור", בק"מ ה-3.0 של נחל הירקון.
