עֵין דָּן, מקורו העיקרי של נחל דן, (בערבית: עין אל לידאני) הוא מעיין ענק בתחום שמורת טבע תל דן, הנובע במאות נקודות על פני שטח של 30X40 מ' לערך, ברום של כ-190 מ' מעל פני הים. עין דן שופע 8 מ"ק מים לשנייה, וזאת ברמה גבוהה מאוד של קביעוּת ועקביוּת. בכך הוא מספק בממוצע שנתי כחצי מכל מימי הירדן המאוחד. עין דן הוא המעיין בעל השפיעה הגדולה ביותר במזרח התיכון[דרוש מקור][מפני ש...]. התנודות בכמות-המים של הדן בין חודש השיא לחודש השפל, ובין שנה גשומה לשנה שחונה – קטנות מאוד. מכאן שבקיץ ובסתיו, ובמיוחד אחרי שנת בצורת, כאשר פוחתים מאוד מימיהם של שאר מקורות הירדן, תורם הדן את רוב מימיו של הירדן. ואילו בימי שיטפון בחורף, אחרי שבוע של גשם חזק, גואה החצבני מאוד, וחלקם היחסי של מי הדן בירדן קטן.
נוסף לכך, נובעים מימיו של נחל דן גם ממעיינות נוספים בסמוך למעיין העיקרי שזכו לשם נפרד: עין לֶשֶׁם או "מעיינות התל" (בערבית: עין תל אל קאדי). מעיינות אלה בוקעים במרחק של כ-150 מ' מעין דן, וברום של כ-10 מ' גבוה יותר. העובדה שמקור שני מעיינות אלה באותו אוגר מוכחת לא רק מהדמיון בהרכב המים ובטמפרטורה שלהם, אלא גם באירוע חריג: ב-20 באפריל1995 נעכרו פתאום מי עין-דן, ככל הנראה בעקבות התמוטטות של אדמה שארעה בחללים התת-קרקעיים שהמים זורמים בהם מהחרמון לעבר המעיין. באותו זמן נעכרו גם מי עין לשם באותה מידה בדיוק. עין לשם מספק פחות מעשירית ממי הדן, והשינויים בשפיעתו גדולים יותר, אולם אין מדידות מפורטות שלו.
נחל דן הוא מיוחד במינו וחריג ביותר מבחינה הידרוגרפית: הוא חסר אגן ניקוז כלשהו. הוא יוצא מנקודה אחת, עין דן, ובהמשכו איננו מצרף אליו יובלים, כדרכו של נחל רגיל, אלא להפך: מתפצל לפלגים אחדים. חלק מפלגים אלה זורמים אל החצבני, אחרים אל הבניאס, ואחרים שבים ומתאחדים וחוזרים להיות נחל דן. קשה לבדוק כיום, אחרי אלפי שנות חקלאות אינטנסיבית ושימוש במי הדן, מהלכו של איזה מן הפלגים האלה הוא טבעי, ואיזה פלגים אינם אלא תעלות השקיה מעשה ידי אדם. הפלגים העיקריים, ממערב למזרח, הם: שניר ("פלדי") צפוני ודרומי, קורן, הגושרים, טל, דן, ליש ("הברווזים") ולֶשֶׁם. מלבד פלגים אלה נלקחים מים רבים מן הדן בצינורות המובילים אל מפעל "הדן המערבי" (או "חצבני-דן"), "הדן המזרחי", והיישובים דן, דפנה ושאר ישוב.
אגן ניקוז
עד לשנת 1970 היה לנחל דן אגן ניקוז זעיר בן 24 קמ"ר. מאז הוטה אגן-ניקוז זה לעבר החצבני, ועתה אין לדן אגן-ניקוז כלל. הטיה זו נועדה לשמור על ניקיון מי הדן בפני זיהום משטח אגן-הניקוז. בכך נמנע זיהום משני סוגים: זיהום במי-שיטפונות בעקבות גשם חזק, שהיה גורם בעבר מדי-פעם להעכרה קשה של מי-השתייה שנשאבו מהדן ליישובים הסמוכים, וזיהום אפשרי מדליפה בצינור הנפט הטרנס-ערבי (T.A.P. line) העובר בשטח הניקוז המקורי של הנחל. השטח מנוקז כעת לחצבני, באמצעות "תעלת נוחיילה", ובמהלכה הוקמו מִתְקָנִים שונים לעצירת דליפה אפשרית של נפט.
