Sus principales afluentes son los ríos Xopotó, Piracicaba, Casca, Santo Antônio, Manhuaçu y Guandú.
El Río Doce tuvo gran importancia en la conquista de los territorios de Espírito Santo y Minas Gerais por los colonizadores europeos.
Por su valle, durante el siglo XVIII penetraron exploradores como Sebastião Fernandes Tourinho, Antônio Dias de Oliveira y Borba Gato; un siglo después lo recorrieron también investigadores como el príncipe renano Maximilian zu Wied-Neuwied y el malogrado botánico Friedrich Sellow.
Los exploradores llegaron a mantener contactos pacíficos con los indios botocudos, de los que recabaron vastos conocimientos.
Durante el siglo XX, el valle del Río Doce sirvió de camino para la vía férrea desde Vitória (Espírito Santo) a Minas Gerais.