De Thornerbeek begint ten zuiden van Thorn, waar de Itterbeek en de Witbeek samenkomen. Bij normale waterstand van de Maas mondt de Panheelderbeek bij Wessem uit in de Thornerbeek, waarna deze uitmondt in de jachthaven van Wessem, die verbonden is met de Maas. Bij hoogwater van de Maas wordt de Thornerbeek via de Panheelderbeek afgeleid naar de Slijbeek die bij Osen uitmondt in het Lateraalkanaal.