Từ thượng lưu về hạ lưu, sông Vạc lần lượt có các sông nhánh sau:

• Sông Chanh: rút nước từ sông Hoàng Long tại ranh giới giữa 2 xã Trường Yên và Ninh Giang chảy qua các xã Ninh Hòa, Ninh Mỹ, Ninh Nhất, Ninh Tiến rồi cùng với sông Sào Khê và sông Vân đổ vào sông Vạc.
• Sông Vân: là con sông chảy qua thành phố Ninh Bình, nối sông Đáy và sông Vạc.
• Sông Sào Khê: là con sông cổ, chảy qua cố đô Hoa Lư, quần thể danh thắng Tràng An rồi hợp lưu với sông Chanh, sông Vân đổ vào sông Vạc.
• Sông Hệ: nối sông Bến Đang chảy trong địa bàn xã Ninh Hải và Ninh Vân rồi đổ trực tiếp vào sông Vạc tại cầu Yên.
• Sông Vo: nối sông Bến Đang chảy giữa 2 cặp xã: Ninh Vân và Mai Sơn, Ninh An và Khánh Thượng rồi đổ vào sông Vạc tại cửa Thần Đầu.
• Sông Mới: nối từ sông Đáy tại Khánh Thiện, chảy bên các xã: Khánh Mậu, Khánh Lợi, Khánh Hội, Khánh Hải, Yên Ninh, Khánh Nhạc, Khánh Ninh, Khánh Hồng rồi đổ vào sông Vạc tại xã Yên Từ, Yên Mô
• Sông Bút còn được gọi là sông Yên Mô, sông Tống hay sông Nhà Lê nối sông Càn tới sông Vạc tại ngã ba Đức Hậu.
• Sông Ân Giang chảy qua các xã phía bắc huyện Kim Sơn, từ Ân Hòa đến Lai Thành, cắt ngang qua sông Vạc tại thị trấn Phát Diệm.