Die Massenei erstreckt sich südlich der lösslehmbedeckten Granodiorithügel von Großröhrsdorf und Bretnig über ein auffällig flaches Gelände in 280 bis 300 m ü. NHN. Weitgespannte Mulden und sehr schwach geneigte Hänge sowie vereinzelte sehr flache Aufwölbungen von maximal zehn Metern Höhendifferenz lösen die Ebene auf. Der Wald stellt gleichzeitig die Wasserscheide zwischen Steinbach (Große Röder) und Goldbach (Schwarze Röder) dar.
Der kleine Fluss entspringt nahe dem Rammenauer Ortsteil Röderbrunn südwestlich des Hochsteins in Sachsen in einer mit Holzpfählen gefassten Quelle in 326 Metern Höhe neben der Autobahn A 4.[2] Er entwässert das westliche Vorfeld des Nordwestlausitzer Berg- und Hügellandes. Das Gesamteinzugsgebiet umfasst 934,5 Quadratkilometer.
Die Große Röder wird in zahlreichen Teichen zur Karpfenhaltung aufgestaut, bei Röderbrunn im Karauschen- oder Karschteich (2,8 ha) und im Rohr- oder Rohrwiesenteich (2,1 ha), nach 1,5 Kilometern Lauflänge für Badezwecke im Buschmühlenteich in Ohorn und auf Bretniger Flur im Brettmühlenteich. Nahe der ehemaligen Bretniger Brauerei mündet der Hauswalder Bach in die Große Röder.
Nachdem sie Großröhrsdorf durchquert hat, fließt sie zwischen Wallroda und Radeberg durch das Hüttertal, kurz danach nimmt sie in Radeberg an der Mittelmühle das Wasser der Schwarzen Röder auf und verläuft durch den Gelbkehain, die Leithen, das Lotzdorfer und das Liegauer Rödertal. Zwischen Ortsausgang Liegau-Augustusbad und Hermsdorf bildet sie das Seifersdorfer Tal. Zwischen Ottendorf-Okrilla und Medingen mündet die bei Lichtenberg entspringende Kleine Röder ein. In Radeburg wird sie in eine durch den Damm der Autobahn A 13 begrenzte Talsperre zum Radeburger Stausee aufgestaut. Durch den südwestlichen Abfluss des Stausees fließt die Große Röder weiter nach Rödern, Kalkreuth, Großenhain und Gröditz. Nach 105 Kilometern[2] mündet sie westlich von Elsterwerda (Brandenburg) bei Würdenhain in die Schwarze Elster. Ein weiterer Mündungsarm, der ebenfalls den Namen Kleine Röder trägt, fließt kurz darauf bei Zobersdorf in die Schwarze Elster.
Dem Verlauf der Großen Röder folgt der Radwanderweg Röderradroute.