Anfangs fließt der Vombach westwärts und dann südwärts. Nach Einmünden eines ebenfalls Vombach[1] genannten, rund 4,8km[1] langen Bachs, der etwa 2,5km nordnordöstlich von Körbecke östlich des Naturschutzgebiets Körbecker Bruch auf etwa 225m[1](⊙51.557759.2908055555556) Höhe entspringt, verläuft er südostwärts und tangiert dabei Körbecke westlich, um dann durch dessen südliche Wohngebiete zu fließen. Etwas weiter südlich bildet der Bach auf kurzer Strecke die Grenze zum nordhessischen Landkreis Kassel und verläuft dort entlang der Naturparkgrenze.
Nach endgültigem Verlassen des Naturparks Teutoburger Wald/Eggegebirge erreicht der nun in Nordhessen fließende Vombach die Kernstadt von Liebenau, wo ihn der Märchenlandweg überquert und er auf etwa 141m Höhe in den dort von Südwesten kommenden Weser-Nebenfluss Diemelmündet.
Das Einzugsgebiet des Vombachs mit wenigen kleinen Zuflüssen, darunter das auch Vombach genannte Fließgewässer bei Körbecke, ist 19,509km²[2] groß.
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