Sungai merupakan jalur utama yang mengalirkan plastik dari daratan menuju laut. Namun, faktor sosial-ekologis yang mendorong penumpukan sampah di sepanjang sungai–pesisir masih belum terdefinisi dengan baik pada banyak megadelta. Penelitian ini menyajikan sebuah model dinamika sistem yang terintegrasi untuk mengkaji penggerak (drivers) sampah laut di Sungai Brantas, Jawa Timur, Indonesia, dengan menghubungkan proses lingkungan dengan aspek tata kelola dan perilaku. Data primer dikumpulkan melalui observasi lapangan, wawancara semi-terstruktur, serta diskusi kelompok kecil bersama instansi pemerintah, LSM, dan komunitas lingkungan, kemudian diverifikasi dengan literatur yang relevan. Kami menggunakan Causal Loop Diagram (CLD) untuk memetakan tiga subsistem yang saling terkait yaitu akumulasi sampah, tata kelola regulasi, dan keterlibatan komunitas. Ketiga subsistem ini secara kolektif membentuk, memperkuat, dan menyeimbangkan mekanisme umpan balik di sepanjang bagian hulu–tengah–hilir sungai. CLD menjelaskan bagaimana lemahnya penegakan aturan dan kurangnya transparansi program dapat merusak kepatuhan, bagaimana keterbatasan kapasitas pengumpulan, daur ulang, serta fungsi estuari/mangrove memperburuk retensi sampah serta bagaimana norma sosial, insentif partisipasi, dan kepuasan lingkungan dapat memengaruhi perilaku terhadap pembuangan sampah yang sesuai aturan. Analisis ini mengidentifikasi beberapa leverage points, termasuk integrasi penegakan yang transparan dengan insentif partisipasi, peningkatan infrastruktur penanganan sampah dan pemulihan material, serta rehabilitasi mangrove sebagai biofilter yang seluruhnya diperkirakan dapat menekan masukan sampah dan mengurangi waktu tinggalnya. Kajian ini secara konseptual memperkaya sintesis antara tata kelola, perilaku, dan ekologi terkait plastik sungai, sembari secara praktis menawarkan kerangka kerja yang siap digunakan untuk perancangan skenario kebijakan. Kami merekomendasikan pengembangan CLD menuju model stock-and-flow dengan hidrologi spasial untuk menilai sensitivitas jalur dan memprioritaskan tindakan di sepanjang antarmuka Brantas–Laut Jawa.