La cuenca formada por este río abarca un territorio de 9.686,96 km².

En Ecuador la confluencia de los ríos Palanda y Numbala constituyen los inicios del río Mayo-Chinchipe que durante su travesía internacional, cambia de nombre.

Es a lo largo de su cuenca que se desarrolló una de las más antiguas culturas de la región transfronteriza: la cultura mayo-chinchipe-marañón[1]​ que se extiende desde las fuentes del río Valladolid (en el parque nacional podocarpus, en Ecuador) hacia la desembocadura del río Mayo-Chinchipe con el Marañon (en Bagua, Perú).

Esta cultura fue llamada Chinchipe en referencia al río del mismo nombre.

Los principales afluentes que forman la Cuenca hidrográfica del río Mayo-Chinchipe son los siguientes: