Hovedinnløp til Østre Grimevann er Grimeelva, som er tilførselen fra den øvre delen av Stigselvvassdraget. Også Vestre Grimevann renner ut i Østre Grimevann. Vannet har flere mindre tilførselsbekker, blant annet bekken fra Tvieidtjønna, Vatnebekken, Urdalsbekken, bekken fra Skjebbetjønn og bekken fra Eftevann på Bjørkestøl. Utløp for Østre Grimevann er Kaldvellelva.