Die Ochtum entsteht in Niedersachsen nur ein paar Kilometer südlich von Bremen bei Weyhe durch die Vereinigung des Süstedter Bachs und der Hache im Kirchweyher See. Als dessen einziger Abfluss fließt die Ochtum in Richtung Nordwesten in das Land Bremen und bildet dabei teils die Grenze zu Niedersachsen. Sie durchfließt beziehungsweise passiert die Bremer Stadt- und Ortsteile Kattenesch, Huchting und Strom und durchquert den Park links der Weser und das Naturschutzgebiet Ochtumniederung bei Brokhuchting. Ein zweiter Ochtumarm – der ursprüngliche Flussverlauf – verläuft nördlich an Grolland vorbei und vereinigt sich im Naturschutzgebiet mit dem Hauptlauf. Die Ochtum stößt an Delmenhorst-Hasbergen und Lemwerder-Deichshausen und mündet zwischen Lemwerder-Altenesch und Bremen-Seehausen bei Unterweser-Flusskilometer 12,85 in die Weser.