南支发源于北、宜两县边界的莺子岭，两溪于三水潭合流后向西南流，随后注入翡翠水库，经水库后往西流至龟山桥边，与来自南方的南势溪会合，始称为新店溪。北势溪沿岸原有翡翠谷、鹭鸶潭、鲤鱼潭、太阳谷、火烧樟等诸多景点，是早期大台北地区的最佳旅游胜地之一。自从翡翠水库开工集水后，这些景点就陆续淹没而消失。