海河流域的地势是北、西和西南三面高，东北部天津附近最低，所以，海河各支流从三面向天津附近汇聚。在平面上看来，干流海河好像扇子的柄，各级大小支流组成了一个巨大的扇面，在华北大地上展开。这些众多的支流分别属于五大支流。

　　1.北运河

　　北运河是中国南北大运河的北段，自北京通县至汇入海河处，全长140公里。北运河原来分属于潮白—北运河和蓟运河。

　　蓟运河长300公里，上游有两源：东源州河，西源沟河。两河在宝坻九王庄汇合后叫蓟运河，现在，它的下游在江口洼进入还乡河，经过北塘，再经永定新河入海。

　　潮白河，流域面积1956平方公里，长460公里，上游有潮河和白河两支。干流白河发源于独石口以北大马群山的东麓，到密云水库两河汇合，称为潮白河，经过顺义、通县，入北运河。原先潮白河与蓟运河各自成一水系，由于潮白河经常决口、泛滥、改道，当地称为“自在河”。后经人工开挖，使潮白河与蓟运河联在一起。1950年开辟了潮白新河，疏浚了东113 引河，经金钟河注入渤海。另一支由七里海入蓟运河。

　　北运河上源为温榆河，发源于北京昌平北部的军都山东麓，注入十三陵水库，出水库后始称温榆河，经昌平至通县北关闸注入北运河。北运河向东南流，至天津大红桥入海河。北运河的河身很狭窄，洪水宣泄不畅，所以下游多以减河分洪、洼淀放淤，如青龙湾减河、筐儿港减河等分别分洪于七里海与金钟河。

　　2.永定河

　　永定河是海河水系中最大的一个分支，长650公里，流域面积5083平方公里。上源有两支：一条是发源于内蒙古高原南部边缘兴和县的洋河；一条是发源于山西高原北部管涔山的桑干河，相传每当桑葚成熟时河流干涸，因而得名。

　　洋河系东洋河自源地向东南流，在柴沟堡（今怀安城）与源自山西的南洋河及西洋河汇合，后至朱官屯与桑干河汇合，注入官厅水库，在官厅水库东北岸又有源自延庆山地的妫灵水汇入，出官厅水库后叫永定河。永定河穿过官厅峡和万里长城，到达北京以西的三家店进入平原，最后在天津市北郊屈家店注入北运河，或部分地经金钟河入蓟运河再汇入海河。因此，它不但与北运河难分彼此，而且与蓟运河也有联系。现在自屈家店以东，已开有永定新河，可导永定河水直接入海。

　　由于永定河上游流经黄土覆盖的地区，含沙量仅次于黄河，有“浑河”和“小黄河”之称。永定河挟带的泥沙，大部在下游淤积，使河道变迁无定，满清以前称为“无定河”。为了保护永定河北岸清皇京城，于1698年（康熙三十七年）自石景山起，在河的北岸筑一石堤，河的南岸为平民百姓居住之地，只修一土堤。这样，北岸果然安定，“无定河”因此也更名为“永定河”，然而南岸则依然灾难深重。

　　3.大清河

　　大清河又叫上西河，流经华北平原的中部，长约450公里，流域面积39600平方公里。上游支流较多，主要可分为南北两大支系：北支拒马河系，南支赵王河系。

　　拒马河发源于涞源县的涞山，在山谷中向东北流，到涞水县转向东流，至张坊镇分为南北两支：北支向东流接纳琉璃河、小清河至东茨村，这一段叫北拒马河，自东茨村转向南流至白沟镇叫白沟河；南支叫南拒马河，经定兴，于北河店接纳易水，向东南流至白沟镇与白沟河汇合，以下才称大清河，再流经雄县至新镇西南与南支赵王河汇合。

　　赵王河，是指白洋淀东出的水道。在白洋淀以上，入淀的主要有唐河与潴龙河。唐河发源于山西浑源县恒山东南麓，经灵丘入河北省，过唐县进入平原，在定县以北折向东北，流入白洋淀。潴龙河的上源叫大沙河，源于山西灵丘太白山南麓，向东南流，在安国南面的伍仁桥与磁河汇合后称潴龙河，向东北流入白洋淀。

　　在白洋淀的西北部，还有源于太行山独流入湖的瀑河、府河等。