De nombreuses collectivités, souvent associées sous diverses formes de coopération, mènent les actions concrètes de préservation et de restauration de la qualité de l’eau et des milieux aquatiques. Pour simplifier l'appellation de ces structures juridiquement variées (communautés de communes, communauté d’agglomération, métropoles, syndicats mixtes ou intercommunaux …), le SAGE les regroupe sous le nom "d'opérateurs de bassin". Dès le premier SAGE Vilaine, le but a été de couvrir tout le bassin d'opérateurs efficaces, en en constituant ou renforçant un sur chacun des affluents de la Vilaine.

Des lois récentes (MAPTAM et NOTRe) vont reformer ce paysage institutionnel en désignant les intercommunalités comme responsables à partir de 2018 de la gestion des milieux aquatiques et de la prévention des inondations (compétence "GEMAPI").

Les 16 opérateurs locaux couvrent environ 80 % du bassin versant. La carte ci-dessous présente les contours actuels des sous-bassins concernés et désigne leurs opérateurs.