Водные ресурсы области представлены рекой Иртыш с притоками, старицами, малыми реками, озерами, болотами, искусственными прудами и подземными водами.
В области насчитывается 2929 рек, протяженностью 15479 км и 2459 озер с общим водным зеркалом 177103 га. Наиболее крупные озера: Салтаим (площадь зеркала 147 км2), Тенис (118 км2), Ик (71,4 км2), Эбейты (83,3 км2). Озеро Эбейты соленое.
Межгосударственной проблемой является увеличение расходов зимних попусков на Верхнеиртышском каскаде ГЭС, что приводит к снижению летних расходов. При ежегодном дефиците притока в Бухтарминское водохранилище и повышенных сбросах воды Казахстаном в ближайшие годы водохранилище может быть сработано до отметки мертвого объема.