祖河，发源于会宁县党家岘乡砖井村，西流至县城与厉河相汇。集水面积413.30平方公里。河长33公里；坡降8.7‰，径流量770万立方米，径流深18.6毫米，年输沙量272万吨，侵蚀模数6580吨/平方公里。水质苦咸。

厉河，发源于会宁县华家岭，北流至县城与祖河相汇成祖厉河。集水面积570.56平方公里。河长36公里，坡降10‰，径流量1360万立方米，径流深22毫米，年输沙量313万吨，侵蚀模数5780吨/平方公里。水质较好，可用于人畜饮用和农田灌溉。

西巩河，发源于定西县石泉乡，东北流至鸡儿嘴注入祖厉河。集水面积745.9平方公里。河长33.8公里，坡降9.6‰，径流量1113万立方米，径流深14.4毫米，年输沙量530万吨，侵蚀模数7860吨/平方公里。水质较好，可供灌溉。

苦水河，发源于会宁县八里湾乡贾家湾，西流至四十里铺注入祖厉河。集水面积138.5平方公里。河长21公里，坡降10.5‰，径流量173万立方米，径流深12.5毫米，年输沙量108万吨，侵蚀模数7800吨/平方公里。水质苦咸。

黑窑沟河，发源于定西县葛家岔乡，东流至甘沟驿乡柴家庄注入祖厉河。集水面积402.05平方公里。河长68公里，坡降11‰，径流量517万立方米，径流深12毫米，年输沙量281万吨，侵蚀模数6890吨/平方公里。水质较好，可供饮用。

甘沟小河，发源于会宁且平头川乡齐家河头，西流至甘沟驿注入祖厉河。集水面积626.9平方公里。河长39公里，坡降6.3‰，径流量690万立方米，径流深10.6毫米，年输沙量451万吨，侵蚀模数7280吨/平方公里。水质苦咸。

土门岘河，发源于宁夏回族自治区海原县与西吉县，西流经新塬、土门岘、草滩至河畔乡两迎水注入祖厉河。集水面积1703平方公里。会宁县境内河长61公里，坡降6.84‰，径流量1915万立方米，径流深9.3毫米，年输沙量928万吨，侵蚀模数6000吨/平方公里。水质苦咸。

关川河，发源于华家岭西北麓，从定西县入境，经关川在会宁县郭城驿乡大羊营汇入祖厉河。集水面积3307.33平方公里。县境内河长34公里，坡降3.4‰，径流量5526万立方米，径流深8.8毫米，年输沙量1711万吨，侵蚀模数6460吨/平方公里。春季消冰水可灌溉农田。

七里沙河，发源于会宁县土高山乡境内，西流至新堡子注入祖厉河。集水面积339.4平方公里。河长39.2公里，坡降10.9‰，径流量314万立方米，径流深9.2毫米，年输沙量170万吨，侵蚀模数5010吨/平方公里。水质苦咸。

腰井河，发源于靖远县境内，西流至会宁县红堡子注入祖厉河。集水面积233.43平方公里。河长38.8公里，坡降15‰，径流量224万立方米，径流深9.1毫米，年输沙量117万吨，侵蚀模数5030吨/平方公里。水质苦咸。

下游靖远县境内，流入祖厉河的支沟有白茨沟砂河、野糜川砂河等26条；其中5~100平方公里的有25条，100平方公里以上的有1条，均无常年径流出沟。

七里沙河，河长69公里，集水面积340平方公里。流经甘肃白银平川区、靖远县、会宁县等县区。

马寨河，河长54公里，集水面积282平方公里。流经甘肃白银平川区、靖远县等县区。

黑虎岔沟，河长51公里，集水面积247平方公里。流经甘肃白银平川区、靖远县、会宁县等县区。

盐沟，河长51公里，集水面积221平方公里。流经甘肃榆中县、会宁县、靖远县等县区。

刘家河沟，河长33公里，集水面积97.2平方公里。流经甘肃靖远县。

中沙沟，河长35公里，集水面积82.9平方公里。流经甘肃靖远县、会宁县等县区。

白茨沟河，河23公里，集水面积58.7平方公里。流经甘肃靖远县。

祖厉河含有大量镁、钠、钙，故不能饮用和灌溉，流域内除引用厉河水和关川河消冰水及洪水外，的农业灌溉主要依靠引黄河水。

引黄灌溉历史悠久，民国前，主要是下游靖远县。靖远县建有靖乐渠引黄河水灌溉，民国37年（1948年），还在祖厉河底修筑倒虹吸管工程，并在武家滩淤成大片河滩地。建国后，修建了贯穿整个流域南北的引黄工程——靖会电灌工程，也叫靖会渠。总干渠从靖远县城西北黄河提水，灌靖远南部、会宁北部1川3塬的土地。干渠沿祖厉河河道修建。1971年动工兴建。到1980年代，各干支渠陆续竣工。

祖厉河流域的灌溉工程主要引用上源厉河和支流关川河，主要工程有：

北川渠，1958年3月始建，设计流量10立方米/秒。1959年12月修成南十里铺至北二十里铺15公里干渠。引新添水库和厉河水灌地。1963年后，相继修成中川、新添支干渠，干渠延长到四十里铺。1971年~1979年，在上游建成7座水库，灌溉面积逐年扩大。截止1989年底干渠、支干渠长68.8公里，衬砌18公里。支渠31条，长37公里，衬砌1.8公里。原灌溉城关、新添、中川、柴门、甘沟公社2万多亩土地。1981年靖会灌区甘沟支干渠建成，柴门、甘沟公社部份水地转为黄灌区。1989年有效灌溉面积1.79万亩，保灌面积1.22万亩。

西河渠，1954年始建，修渠道3公里左右，从何家庄子引厉河水灌地。1971年后，加固、扩大、延长干渠，配套建筑物，流量2立方米/秒。高庄、南嘴水库建成后，水源增加，灌溉面积扩大。截止1989年干渠长11.5公里，衬砌7.63公里。支渠5条长10公里。有效灌溉面积0.96万亩，保灌面积0.60万亩。

关川渠，1956年4月始建，1960年5月基本建成。流量10立方米/秒。从马家堡峡口引关川河消冰水和洪水灌溉。干渠和东、西支干渠长49.4公里，衬砌4.5公里口支渠18条长35公里。灌地3万亩。1979年靖会灌区关川1支干渠建成后，1.5万亩水地转为引黄灌区，实灌1.5万亩。

祖厉河流域属黄土高原丘陵沟壑区。南部海拔在1500至2400米之间。北部海拔在1279米至3017米之间。属温带季风性气候和温带大陆干旱性气候。年平均气温6.4~8.8度，年平均降水量244~433.7毫米，蒸发量1559.3~1660.6毫米，无霜期130至170多天，黄河两岸河谷地带农作物可以两熟，“祖厉秋风”即指靖远县城西五里之祖厉河绕城入黄河一带的景观。有诗云“远方侵古道，山空碧水流，扫尽秋容夜夜风，风光寥廓总难穷”。

战国时为羌、戎人所据。西汉武帝元鼎三年（公元前114年）置有祖厉、鹑阴二县。据史书记载，元鼎五年（公元前112年），汉武帝曾西巡至祖厉河而还。张骞通西域后，会宁、靖远就成为丝绸之路北线西去兰州的重要通道。由是，到南北朝时期的西魏恭帝元年（公元554年）在靖远境始建会州，并置会宁县（西汉鹑阴），会州多附县城为治。隋设会宁郡（在今靖远城），唐置会州，领会宁，乌兰两县（会宁县治在今靖远城），唐代贞观八年（634年），因盛产粮薯，仓储殷实，曾诏改会州为粟州。长期以来，会宁一直是陇右粮食生产基地。北宋置会州，辖敷川县（崇宁三年改为敷文县，即今靖远）、安西、会川二城及怀戎堡、通泉堡、正川堡、静胜堡、水泉堡、会宁关、平西寨、新泉寨等八个关堡寨。明代洪武十年（1377年）会宁县迁县治于会师镇，会宁、靖远现代行政区域基本形成。明英宗正统二年（1437年），靖远城置靖虏卫军民府。成化间首修《靖虏卫志》。清顺治元年（1644年）靖虏卫改名靖远卫。雍正八年（1730年）改靖远卫为靖远县。

靖远、会宁地处西北边陲，有“金城锁钥”之称，黄河为天然屏障控扼朔方，战略地位十分重要。历代王朝为巩固边防，多次征丁起夫，在黄河沿岸修长城，建城堡、筑墩堠。双龙乡仁和村，平堡乡金峡村明长城和烽燧，城关小坪山、永新乡堡子山烽燧以及北城滩古城、永安堡古城、平滩堡古城、三角城古城、发裕堡古城遗址。南北朝时，西魏丞相宇文泰、北周武帝宇文邕曾两度在会宁会师。北宋时，经略史章粢筑西宁城以御辽、金；宋末元初，蒙古、西夏和金人轮番争夺会州，金将郭虾蟆据守新会州孤城三年以抗元。明代，盛极一时的朝廷驿道开通后，会宁更成为地控东西的咽喉重镇。清道光二十二年（1842年），林则徐发配新疆，光绪元年（1875年）钦差大臣左宗棠督办新疆军务，都途经会宁。林则徐留下不少墨迹；左宗棠曾在沿途道路两旁栽植柳树数万株，人称“左公柳”。

会宁县城是中国工农红军第一、二、四方面军长征胜利会师的地方，靖远县城则是西路军渡黄河的地方，都是革命名城。1935年10月，中国工农红军第一方面军所属一部，长征中经过会宁县东南部的党家岘、周家水头、杨崖集，在青江驿休整后，继续向陕北进发。1936年10月，中国工农红军第二、四方面军长征到达会宁，与前来迎接的红一方面军先后在县城和老君坡胜利会师，宣告伟大的长征胜利结束，在中国革命史上揭开了新的一页。红军在会宁的一个多月内，建立了会宁县苏维埃政府和9个基层苏维埃政府、抗日农民协会，同围追堵截的国民党军队进行了6次比较大的战斗，有近千名红军指战员长眠于会宁大地，红五军副军长罗南辉、红31军93师师长柴洪宇在会宁壮烈牺牲。会宁人民欢迎和接待红军，并尽最大努力支援各次战斗。全县有400多名青年参加红军。

明正统间，靖远设会州驿（今师范门前），驿设马4匹，夫6名，夫马工料费共银二百零三两六钱。驿路南沿祖厉河经黑城子到大芦60里，过红堡子、郭城驿、至河畔120里。达会宁；东经小水堡、打拉池70里，至乾盐池120里达海原。建国后，在古驿道的基础上，修建了慢（会宁慢湾）靖（靖远县城）公路，是沟通定西、通渭、会宁、靖远的主要交通干线，起自会宁慢湾，经会宁县城、甘沟、河畔、郭城、大芦到靖远县城，慢靖公路绝大段落在会宁境内。为甘肃省级干线公路。

21世纪初，祖厉河上游会宁县开展了一系列污染治理工作。一是会宁县城区段综合治理工程。分三期进行。计划总投资7.48亿元，治理河道14.85公里，修建护岸护堤29.7公里，橡胶坝12座，河堤始末端修建景观水面3处，河道两侧结合景观工程进行绿化。同时，采取雨污分流的处理措施，将污水通过污水集流干管引至县城污水处理厂处理后再进行中水回用。雨水通过堤防底部排洪涵管进入河道。

二是建设会宁县污水处理厂。会宁县城区污水处理厂占地84亩，于2008年9月开工建设，2012年12月全面竣工并试运行。该污水处理厂日处理量达到5200立方米，出水标准达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定的国家一级B标准。

2021年12月，国家发展改革委确定了全国第二批流域水环境综合治理与可持续发展18个试点流域名单，祖厉河正式被入列成为全省唯一列入全国试点的流域也是黄河流域三个试点之一。