西拉木伦河较大支流主要有：

1.碧流河

碧流河发源于赤峰市克什克腾旗新庙乡黄岗梁，自北向南流，至腊铺附近汇入西拉木伦河。较大支流有克罗胡沟、多伦河、长汉沟。三星泉以上为上游，是石质山区，河谷较窄，谷坡以上为平坦台地，为森林草原区，植被较好，三星泉至经棚为中游，亦属石质山区，河谷渐宽，两岸为台地，经棚以下至河口为下游，河谷开阔，河滩宽500米～1000米，河道坡度更缓，有淤积现象。

2.查干木伦河

查干木伦河发源于赤峰市巴林右旗北部罕山，流经索博力嘎木板镇，于胡日哈庙汇入西拉木伦河。较大支流有石巴台河、木石厘河、古力古台河。从河源至龙头山为上游，河床宽30米～50米，河道比降1/100～1/200。自龙头山至大板镇为中游，流经黄土丘陵区，两岸植被稀疏，水土流失较重，河道比降1/200～1/300。大板镇至河口为下游，流经冲积平原河谷开阔，河道比降1/300～1/500。

3.少冷河

少冷河发源于赤峰市翁牛特旗亿合乡上哈巴气东南山顶，由西向东流，在巴彦他拉以下折向北流，于哈土庙以东7公里处汇入西拉木伦河。桑材川沟门以上称桑材川，以下始称少冷河，较大支流有长汉沟和兴隆沟。从河源至皇姑屯为上游，属山区，河谷较窄，谷顶为平坦的漫甸子，河道比降10.05‰，皇姑屯至小台家营子为中游，属浅山区，河谷开阔，河道比降为3.17‰，小台营子至河口为下游，属沙漠丘陵区，河滩较窄，河道比降为3.65‰，少冷河上中游河岸较陡，河道弯曲，坍岸严重，造成下游淤积，河道不稳定，含沙量之大居西拉木伦河各支流之首。