Este ramal toma sus aguas del ramal de Campos en el sitio de El Serrón, en el municipio de Grijota (Palencia), salvando allí mismo un importante desnivel mediante el agrupamiento de las esclusas 25, 26 y 27. Después de recorrer 54 kilómetros, y salvar un desnivel de 63,06 metros, finaliza su trayecto en la dársena de Valladolid, vertiendo sus aguas al río Pisuerga.

A pocos kilómetros de iniciar su recorrido, y después de salvar las esclusas 31 y 32 en Viñalta, existe un pequeño desvío, el ramalillo de Palencia, que lleva las aguas del Canal hasta la dársena de la capital Palentina.

En este ramal, que discurre por 5 términos municipales de la provincia de Valladolid y 5 de la de Palencia, están situadas las siguientes obras de ingeniería: 18 esclusas, de las cuales 11 son ovaladas y 7 rectangulares, siendo de destacar el agrupamiento del Soto Albúrez en Villamuriel de Cerrato (Palencia) con la primera de sus 3 esclusas, la 34, ovalada, y las otras 2, la 35 y la 36, rectangulares; 13 acueductos; 35 puentes y las dársenas de Palencia y Valladolid.