Длина реки 1409 км, площадь бассейна 176 тыс. км2. Исток находится на вулканическом плато Путорана на высоте более 750 м. В верховьях Котуй – горная река, с глубоко врезанным в многослойные лавовые отложения порожисто-водопадным руслом, течет на юго-восток, огибая весь юг полуострова Таймыр, через длинные и глубокие озёра Харпича и Дюпкун. Принимает приток Воеволихан, поворачивает на северо-восток. В среднем и нижнем течении, в котловине между горами Путорана на западе и Анабарским плато на востоке, Котуй – равнинная река. Котуй пересекает котловины и межгорные впадины, сложенные аккумулятивным материалом, имеет широкую пойменную долину и меандрирующее русло. В низовье река течёт по Северо-Сибирской низменности; русло расширяется до 600 м, становится сложно разветвлённым.сливаясь с р. Хетой вблизи пос. Кресты, образует р. Хатанга.
Географическая точка «Река Котуй» относится к среднему течению реки.