Die Ruhr entspringt aus mehreren Quellen am Ruhrkopf ca. 2,5 km nordöstlich von Winterberg auf 670 m ü. NHN. Bereits nach 16 Flusskilometern droht ihr beim Zusammenfluss mit der Neger der Name verlorenzugehen. Die hydrologische Gesetzmäßigkeit, dass bei einer Einmündung je weils das bis dahin längste und/oder wasserreichste Gewässer seinen Namen behält, wird hier jedoch nicht eingehalten.

Auf den ersten 20 km bis Olsberg verliert die Ruhr aufgrund des starken Sohlgefälles ca. 340 Höhenmeter. Rechtsseitige Nebenbäche sind der Hillebach und der Gierskoppbach. Ab Olsberg findet die Ruhr ihre Hauptfließrichtung: westwärts in Richtung Rhein. Während hier von rechts, aufgrund der nahen Wasserscheide im Arnsberger Wald, keine bedeutenden Zuflüsse zu verzeichnen sind, münden von links die aus dem Bereich der Hunau stammenden Flüsschen Elpe und Valme.

Ab der Einmündung der Henne (Meschede) ist die Ruhr talsperrenbeeinflusst und ihr Wasserstand unterliegt somit nicht mehr der natürlichen Abflussmenge.

Nachdem die Wenne mit ihrem Ursprung im Schmallenberger Land als bis dahin mit 31 km längster Nebenfluss mündet, kommt unterhalb von Arnsberg die Röhr hinzu. Sie hält in ihrem Einzugsgebiet mit der Sorpetalsperre ein weiteres Wasserreservoir vor.

Während auf älteren amtlichen topographischen Karten (vor 1971) die Möhnequelle im Bereich der obersten Goldbachquelle verzeichnet ist, befindet sie sich heute offiziell südlich des Briloner Kurparks. Doch wird der hier entspringende Bach "Hunderbecke" genannt. Erst ab dem Zusammenfluss von Hunderbecke und Aa gilt die Bezeichnung "Möhne" (Möhneursprung). Die Möhne speichert als zweitgrößter Nebenfluss der Ruhr im Möhnesee 25% des Ruhrzuschusswassers.

Hönne, Oese und Baarbach durchfließen in ihren Mittelläufen den Hagen-Iserlohner-Massenkalk und fallen dort zeitweilig trocken, was auch ein möglicher Grund hier fehlender Talsperren sein dürfte.

Die Lenne ist mit 129 km Flusslänge und einem Einzugsgebiet von 1.353 km² größter und wasserreichster Ruhrnebenfluss und entspringt in einer wenig ergiebigen Quelle am Westhang des Kahlen Astens auf einer Höhe von fast 830 m ü. NHN. Sie bildet ein z.T. enges Erosionstal, wo sich bei Lennestadt und Plettenberg auf einer Fläche von 3 km² mit bis zu 350 m Höhendifferenzen die größten Reliefenergien Westfalens befinden. Die Lenne mündet am Fuße der Hohensyburg (730 Höhenmeter unterhalb ihrer Quelle) in die Ruhr.

Vom Oberlauf abgesehen, unterliegt die Lenne fast vollständig der Wasserkraftnutzung und ist somit reichlich mit Querbauten versehen. Zusätzlich sind ihre Uferbereiche in den engen Tallagen, vor allem ab Altena, durchgehend mit Verkehrs- und Siedlungsflächen versiegelt.

Bis westlich von Schmallenberg bringen zahlreiche Bäche aus Hunau und Rothaargebirge Wasser aus einem Gebiet mit den höchsten Niederschlägen und der größten Quelldichte Westfalens zur oberen Lenne.

Die Hundem, kürzer als ihre Nebenbäche, sowie die Elspe werden in Lennestadt aufgenommen. Die Bigge, mit 45 km Länge und 370 km² Einzugsgebiet größter Nebenfluss der Lenne, ist mit Bigge- und Listertalsperre auch wichtigster Wasserhaushaltsregulierer im gesamten Gewässersystem der Ruhr. Ab Einmündung der Bigge ist auch der Abfluss der Lenne talsperrenbeeinflusst. Bei Plettenberg kommt mit der Else und der von der Oester gespeisten Oestertalsperre ein weiteres abflussreguliertes Gewässer hinzu.

Die am Nordwestrand des niederschlags- und quellreichen Ebbegebirges als Fürwigge beginnende Verse steuert mit zwei weiteren, kleinen Stauseen den Abfluss von Lenne und Ruhr. Die unterhalb von Lüdenscheid entspringende Rahmede nimmt in ihrem Mittellauf die weniger als einen Kilometer lange Fuelbecke auf, deren Stausee durch mehrere Quellbäche gespeist wird.

Nahmer von links und Grüner Bach von rechts sind die untersten hier genannten Nebenbäche der Lenne, bevor diese mit einer mittleren Abflussmenge von 25 m³/s das Volumen der Ruhr fast verdoppelt.

Ab der Lennemündung abwärts ist die Ruhr selbst durch fünf Stauseen geprägt: Hengsteysee, Harkortsee, Kemnader See, Baldeneysee und Kettwiger See.

Zwischen Hengstey- und Harkortsee mündet die 51 km lange Volme. In einigen Abschnitten renaturiert, ist sie selbst talsperrenfrei. Ab ihrem Mittellauf wird sie jedoch durch die Stauseen von Jubach und Glör beeinflusst. Die in Hagen einmündende Ennepe weist in ihrem Einzugsgebiet neben der Ennepetalsperre die Heilenbecketalsperre und die Hasper Talsperre auf.

Der in den Kemnader See mündende Oelbach ist das einzige, aus dem Quellgebiet des Castroper Höhenschotter stammende Gewässer, welches zur Ruhr fließt.

Da sich das Einzugsgebiet der Ruhr ab hier zwischen dem der Emscher und der Wupper deutlich verengt, gelangen nur noch kurze Bäche mit geringen Abflussmengen zur Ruhr (u.a. Pleßbach, Deilbach und Rinderbach). In diesem Bereich sind im Vergleich zum oberen und mittlerem Ruhreinzugsgebiet deutlich geringere Jahresniederschläge (730 mm) und eine wesentlich geringere Quellendichte zu verzeichnen.

Ab Mülheim ist die Ruhr auf ihren letzten zwölf Flusskilometern für den Güterverkehr schiffbar. Der führt allerdings ab dem Schloss Styrum nicht durch den natürlichen Ruhrbogen, sondern durch den "Schifffahrtskanal". Nur 3 km weiter westlich mündet unterhalb einer Schleuse der Rhein-Herne-Kanal, bevor die Ruhr in Duisburg-Ruhrort auf 20 m ü. NHN den Rhein erreicht.