Các phụ lưu quan trọng nhất của sông Ba là sông Ayun (hợp lưu với Ba ở ranh giới giữa hai huyện Ayun Pa và Ia Pa), sông Krông H’Năng (hợp lưu với Ba ở ranh giới giữa Gia Lai và Phú Yên) và sông Hinh (hợp lưu huyện Sông Hinh):

• Sông Ayun: Bắt nguồn từ đỉnh núi Krong Hơ Dung ở độ cao 1.220m, chảy theo hướng Bắc Nam, sau chuyển hướng Tây Bắc - Đông Nam rồi nhập với dòng chính sông Ba tại vị trí cách thị trấn Cheo Reo khoảng 1 km về phía Bắc. Sông có diện tích lưu vực 2.950km2, độ dài sông 175 km.
• Sông Krông H’Năng: Bắt nguồn từ đỉnh núi Chư Tung ở độ cao 1.215m. Hướng dòng chảy chủ yếu là Bắc - Nam và Tây Bắc - Đông Nam rồi nhập với sông chính tại ranh giới Gia Lai và Phú Yên. Sông có diện tích lưu vực là 1.840km2, độ dài là 130 km.
• Sông Hinh: Bắt nguồn từ đỉnh núi Chư H'Mu ở độ cao 2.051m. Hướng dòng chính là Tây Bắc - Đông Nam đến vĩ độ 12o5' sông chảy theo hướng Bắc - Nam rồi nhập với dòng chính tại phía trên Sơn Hòa. Sông có diện tích lưu vực là 1.040km2, độ dài là 88 km.