Sale a la superficie en las inmediaciones de la A-2 para volver a ser canalizado bajo el casco urbano hacia los colectores de aguas residuales que se encuentran cerca del Barrio del Castillo.
Su canalización urbana comienza junto a la Ronda Norte (Calle de Brasil) a pocos metros de la glorieta del Torreón del Ardoz pasando cerca de la biblioteca Federico García Lorca cuya construcción tuvo que ser desplazada unos metros al encontrarse sus constructores con el arroyo.
Paralelo a la calle Mármol, recorre la carretera que lleva al polideportivo Joaquín Blume para finalmente salir a la superficie confluyendo con el arroyo del Valle para desembocar en el río Henares en las inmediaciones del Castillo, detrás de los depósitos de Campsa.
Las canalizaciones se han efectuado con el fin de dar cabida a los nuevos desarrollos urbanísticos o bien como solución medioambiental al ser un arroyo muy contaminado.
A partir de los años 60 los vertidos industriales directos al arroyo Pelayo han supuesto una importante fuente de contaminación y por tanto un grave riesgo para la salud pública.