Der Kilsbach entspringt im nördlichen Odenwald zwischen den Gehöften, die den WeilerKilsbach bilden.
Seine Hauptfließrichtung ist der Nordwesten. Er fließt rechts am Wingertsberg vorbei. Von der Waldschmiede kommend, fließt ihm ein namenloses Bächlein zu.
Der Kilsbach durchfließt das NaturschutzgebietBruch von Brensbach und mündet schließlich südlich von Brensbach in die Gersprenz.
Im Mündungsbereich wurde der Kilsbach entrohrt und sein Gewässerbett naturnah umgestaltet. Die Entwässerungsgräben wurden geschlossen um ein Austrocknen des Schilfes und der Auenwälder zu verhindern.