Auch in Nordrhein-Westfalen hat der Rhein zahlreiche Nebenflüsse. Auf der linken (westlichen) Rheinseite verläuft die Erft. Sie entspringt bei Nettersheim in der Eifel und mündet nach 106 km bei Neuss in den Rhein. Die Erft durchfließt drei Landkreise und die Kreisstädte Euskirchen, Bergheim und Neuss. Ihre längsten Zuflüsse sind der Neffelbach, Rotbach und Gillbach. 

Auf der rechten (östlichen) Seite fließt im Süden des Landes die Sieg, die dem Siegerland zu seinem Namen verhalf. Die Quelle der Sieg liegt im Rothaargebirge in der Nähe der Städte Netphen und Bad Laasphe. Nach 155 km mündet sie bei Bonn in den Rhein. Die Sieg fließt durch die Städte Netphen, Siegen, Betzdorf, Windeck und Siegburg.

Die Wupper ist 116 km lang. Sie ändert im Verlauf ihren Namen, denn an der Quelle bei Meinerzhagen wird sie noch Wipper genannt. Sie erreicht den Rhein bei Leverkusen. In der Stadt Wuppertal, die ihren Namen dem Fluss verdankt, verläuft über dem Bett der Wupper die weltberühmte Schwebebahn. Über die Wupper führt auch die Müngstener Brücke, die höchste Eisenbahnbrücke Deutschlands. Zwischen den Städten Remscheid und Solingen überquert sie in 107 Meter Höhe das Tal der Wupper.

Die Ruhr war lange Zeit eine wichtige Wasserstraße, auf der viel Kohle transportiert wurde. Sie gab dem Ruhrgebiet seinen Namen. An ihren nördlichen Ufern begann der Kohlebergbau. Die Ruhr entspringt am Berg Ruhrkopf etwa 3 km nordöstlich der Stadt Winterberg im Sauerland. Sie mündet nach 219 km bei Duisburg in den Rhein.

Nebenflüsse der Ruhr sind die Lenne und die Möhne . Die Lenne ist an mehreren Stellen aufgestaut, so dass das Wasser zur Stromerzeugung genutzt werden kann. An der Möhne wurde eine Talsperre eingerichtet, aus der viele Menschen im Ruhrgebiet ihr Trinkwasser beziehen.

Die Quellen der Emscher liegen bei Holzwickede südöstlich von Dortmund, ihre Mündung bei Dinslaken. Dieser Fluss galt einmal als eines der schmutzigsten Gewässer Europas, denn er war durch Abwässer der Industrie und der Städte stark belastet. Inzwischen ist er wieder sauberer geworden.

Als Folge des Kohleabbaus haben sich einige Gebiete um mehrere Meter gesenkt. Man musste an der Emscher Deiche bauen, so dass der Fluss an manchen Stellen höher liegt als das umliegende Land. Das Wasser aus den Zuflüssen muss dann in die Emscher hoch gepumpt werden.

Die Lippe ist 220 km lang und damit einen Kilometer länger als die Ruhr. Sie verläuft am nördlichen Rand des Ruhrgebiets. Auch sie hatte einmal eine große Bedeutung für den Transport der Kohle. Sie entspringt in der Nähe der Stadt Lippspringe im Eggegebirge und mündet bei Wesel in den Rhein. Ihr Wasser dient zur Regulierung der Wasserstände in den Kanälen und als Kühlwasser für viele Kraftwerke im Ruhrgebiet.