El río Cesar es alimentado por varias corrientes de agua que nacen en la Sierra Nevada de Santa Marta y la Serranía del Perijá. El principal afluente del río Cesar es el río Ariguaní, que tiene una longitud de 183 km. Otros afluentes importantes son los ríos Badillo, Guatapurí (85 km) y Cesarito.
Valledupar es la ciudad más importante en su recorrido.