Der Schäfbach entsteht ca. 1,4 km östlich der Ortsmitte von Bühlerzell im Waldrand zur Ackerlandbucht Heidenbuck im Osten. Der beständig westwärts laufende Bach gräbt sich sogleich eine lehmige Waldklinge, nach dreihundert Metern endet rechtsseits der Wald, nach weniger als sechshundert lässt der Bach den Wald hinter sich und zieht links unterhalb der Talsteigenstrecke der Kammerstatter Straße vom Pfaffenberg herab in einer Baumgalerie. Nach etwa einem Kilometer durchfließt er auf knapp 400 m ü. NN einen kleinen Weiher schon in der Siedlungskontur Bühlerzells neben dem Steinklingenweg. Bald darauf verschwindet er in einer Verdolung, nimmt darin von links den Hangbach von der Lourdesgrotte am Roßberg her auf und folgt der Trasse des Schäfbachwegs. Nachdem er noch südlich der Kirche Bühlerzells die Heilberger Straße L 1072 gequert hat, tritt er zuletzt wieder ins Freie und mündet dann sogleich von rechts und etwa fünfzig Meter oberhalb der Flussbrücke in Bühlerzell in die obere Bühler. Nach einem 1,6 km langen Lauf mit einem mittleren Sohlgefälle von etwa 46 ‰ mündet der Schäfbach etwa 75 Höhenmeter unterhalb seines Ursprungs. Der Schäfbach entwässert etwa 1,2 km² ganz im Westen des Unterraums Ellwanger Berge des Naturraums Schwäbisch-Fränkische Waldberge auf Westlauf durch ein anfangs kerbförmiges, weiter abwärts zum Bühlertal hin eine Sohle ausbildendes Tal zwischen dem schneller abfallenden Pfaffenberg rechts und den weiter ins Flusstal vorspringenden Rossberg rechts. Der Bach ist der erste von drei dicht aufeinander von rechts der Bühler zulaufenden Bächen, denen von der Gegenseite ein weiteres Tal zuläuft, in der gemeinsamen Talspinne liegt Bühlerzell. Die nördliche Wasserscheide steigt von der Mündung ostwärts auf den schmalen Spornkamm des Pfaffenbergs vor dem nächsten rechten Bühlerzufluss Pfaffenbach, sie endet an der Nordostspitze des Einzugsgebietes kurz vor dem Benzenhof auf einer Höhe von 482,9 m ü. NN, der größten im ganzen Einzugsgebiet. Von hier an läuft dessen Ostgrenze vor dem Tal des oberen Gruppenbachs unter wenig Einfall südwärts über einen Sattel bis zum Ansatz des Sporns Rossberg, auf dessen Höhenlinie dann die linke Wasserscheide etwa westsüdwestlich bis in die Nähe des Höhenhofes Roßberg läuft, wo sie ein lokales Maximum von 480,7 m ü. NN erreicht; auf dieser Seite konkurrieren nach zunächst noch dem Gruppenbach nur mehr kleinere rechte Bühlerzuflüsse. Danach zieht die linke Grenze am Bühlertalrand steil den Rossberghang hinab zur Mündung in Bühlerzell zurück. Im Einzugsgebiet steht der Mittlere Keuper an. Seine höchste auftretende Schicht ist der Kieselsandstein (Hassberge-Formation) auf den Spornhochflächen von Pfaffenberg und Rossberg. Im westlichen Hang darunter durchläuft der Schäfbach seine lehmige Klinge durch die Unteren Bunten Mergeln (Steigerwald-Formation), daraufhin einen flacheren Bachabschnitt in einem ähnlich breiten Schilfsandsteinband (Stuttgart-Formation), woraufhin der Gipskeuper einsetzt, unterhalb von dessen Estherienschichten das Tal sich weitet und Bühlerzell beginnt. Der Bach mündet zuletzt über einen Mündungsfächer im breiten Auensedimentband, das die Bühler begleitet. Das ganze Einzugsgebiet gehört zur Gemeinde Bühlerzell; außer einem Sektor des namengebenden Dorfes und Hauptortes an der Mündung im Tal liegt der Wohnplatz Roßberg dicht an der Gipfelkuppe des Rossbergs gerade eben noch darin.
