LVS Cả có rất nhiều sông nhánh tạo thành một hệ thống sông suối chằng chịt. Phía hữu có 39 nhánh cấp 1 và cấp 2, phía tả có 47 nhánh cấp 1 và cấp 2. Sau đây là một số sông nhánh cấp 1 đổ về LVS Cả trên địa bàn tỉnh Nghệ An:
1. Sông Nậm Nơn và Nậm Mộ
Thượng nguồn LVS Cả có hai nhánh chính là Nậm Nơn và Nậm Mộ hợp lưu tại Cửa Rào (địa phận xã Xá Lượng, huyện Tương Dương).
huyện Tương Dương, diện tích lưu vực khống chế 8.700 km2, công suất lắp máy 320 MW. Nhánh hữu là sông Nậm Mộ bắt nguồn từ Phan Tam Tie thuộc dãy núi Phu Lai Leng, chiều dài sông 173 km. Diện tích lưu vực 3930 km2 (tính đến trạm thuỷ văn Mường Xén là 2620 km2), hiện nay đang thi công công trình thuỷ điện Tà Cạ, công suất lắp máy 18 MW.
2. Sông Hiếu:
Sông Hiếu còn gọi là sông Con là nhánh lớn phía bên tả của LVS Cả. Hàng năm sông Hiếu cung cấp cho LVS Cả khoảng 4,67 tỷ m3 nước (chiếm 19,3% tổng lượng nước LVS). Sông Hiếu phát nguyên từ Bản Chiềng, huyện Quỳ Châu, tỉnh Nghệ An, sông chảy theo hướng chủ yếu là Tây bắc- Đông nam rồi đổ ra sông Cả tại Đào Giàng, huyện Anh Sơn. Chiều dài sông 228 km; diện tích lưu vực 5340 km2 chiếm 19,6% diện tích lưu vực sông Cả; độ cao bình quân lưu vực 303 mét; độ dốc lưu vực 13%; độ rộng bình quân lưu vực 32,5 km; hệ số tập trung nước 1,35. Trên sông Hiếu đang thi công công trình thuỷ điện Bản Mồng tại xã Yên Hợp, huyện Quỳ hợp, công suất 40 MW.
3. Sông Giăng:
Sông Giăng là một nhánh cấp ở bên hữu ngạn LVS Cả. Sông bắt nguồn từ vùng núi Môn Sơn chảy qua huyện Anh Sơn, Thanh Chương rồi đổ vào LVS Cả tại La Mạc xã Thanh Liên. Chiều dài sông 77 km; diện tích lưư vực 1050 km2.