Für das Tal der Sulm mitsamt seinen Nebentälern ist als zusammenfassende Bezeichnung auch der Name Weinsberger Tal üblich, nach dem wichtigsten Ort Weinsberg darin. Nach dem Fluss wurde der mittelalterliche Sulmgau benannt. Die Sulm entspringt am Rand der Löwensteiner Berge. Als Ursprung kommen verschiedene Bäche in Frage, die je nach Interpretation entweder als Quellbäche oder als Zuflüsse anzusehen sind. Im Löwensteiner Gewann Sauklinge entspringen drei dieser Bäche, die bald vereint westwärts fließen. Dieser Bach wird manchmal ebenfalls als Sauklinge bezeichnet. Nach einem weiteren Zufluss im Gewann Schlagweiler trifft der Bach weiter westlich, unmittelbar südöstlich der Landesstraße 1111 (Vorhofer Straße), auf einen weiteren Zufluss, über den der künstlich aufgestaute Bleichsee im Süden auf der Geländeterrasse der Kirschenebene entwässert. Der Bleichsee liegt auf der Wasserscheide zwischen Sulm und Schozach und wird mit Dämmen in beide Richtungen gehalten. Er wird unter anderem mit Wasser gespeist, das durch einen alten Mühlgraben aus dem weiter östlich auf 465 m über NN entspringenden Buchbach fortgeleitet wird. Ohne diesen Eingriff flösse es der Schozach zu; so gelangt es aber in den Bleichsee und von diesem in die Sulm. Je nach verwendeter (Literatur-) Quelle wird auch das kurze Stück des Bleichsee-Abflusses oder sogar der ganze obere Buchbach einschließlich des Mühlgrabens zum Bleichsee als Sulm angesehen (die in diesem Fall eine Gesamtlänge von 26,2 km erreicht). Unstrittig ist der Name Sulm auf jeden Fall ab dem Zusammenfluss der beiden Bäche aus der Sauklinge und aus dem Bleichsee. Von dort ab fließt die Sulm, auf einem kurzen Stück unter dem Gelände des Mineralwasser-Abfüllers Teusser verdolt, am Rande des Löwensteiner Stadtteils Teusserbad und am 1623 erbauten Wasserschloss Lautereck vorbei nach Norden, dann östlich vorbei am Löwensteiner Ortsteil Rittelhof. Bei der Seemühle südlich der B 39, einer von ursprünglich drei Löwensteiner Mühlen, speist sie einen Mühlsee. Unweit des Gehöfts Beckershof ist die Sulm aus Gründen des Hochwasserschutzes zum künstlichen Breitenauer See aufgestaut. Nordwestlich von Obersulm-Weiler verlässt sie ihn unterhalb des Seedamms wieder. Das alte Sulm-Bett wird unmittelbar unterhalb des Damms zunächst nur von Quellen und Entwässerungseinleitungen gespeist. Das aus dem Breitenauer See abfließende Wasser dagegen wird in einer Dole unterirdisch bis nördlich der Straße Weiler–Affaltrach geführt, fließt dann wenige Dutzend Meter in einem erhaltenen Teil des alten Mühlgrabens der Affaltracher Mühle und trifft schließlich auf den Sulm-Zufluss Schlierbach, der wenige Meter weiter in die Sulm selbst mündet. Das Wassereinzugsgebiet der Sulm umfasst rund 122 km². Es wird eingegrenzt durch eine kurze Wasserscheide zum untersten Kocher ganz im Norden, eine sehr lange nordöstliche gegen dessen großen Unterlaufzufluss Brettach, eine sehr kurze südöstliche zur Murr und zwei mittellange erst zur Schozach im Südsüdwesten, dann zum alle diese entwässernden Neckar im Westsüdwesten und Westen, wo jenseits die Großstadt Heilbronn im Neckarbecken liegt. Über Jahrhunderte war der Fluss vor allem als Antriebsquelle für Mühlen wichtig; von Löwenstein bis Neckarsulm standen an der Sulm und ihren Zuflüssen über 20 Mühlen. Da die Müller oft das Recht hatten, Teiche anzulegen, legten sie neben den eigentlichen Mühlteichen manchmal auch für die Fischzucht genutzte Teiche an, die teilweise heute noch bestehen. Mühlkanäle sorgten für das nötige Gefälle zum Betrieb der Mühlen. Teilweise noch erhalten, wenn auch weitgehend trockengelegt, ist der Mühlkanal der Affaltracher Mühle. In einer der Neckarsulmer Mühlen an der Sulm, der Brunnerschen Säge- und Gipsmühle, siedelte sich 1880 die Mechanische Werkstätte für Strickmaschinen an, die die Wasserkraft der Sulm als Betriebskraft nutzte und aus der die spätere Firma NSU Motorenwerke hervorging.
Alamannen und