松嫩平原主要地表水系有松花江、嫩江、第二松花江及其支流洮儿河、霍林河、绰尔河、雅鲁河、阿伦河、诺敏河、讷谟尔河、乌裕尔河、呼兰河等，见松嫩平原水系分布图1—6。
松嫩平原四周高，中部低，松花江、嫩江及其支流构成了向心水系，嫩江、洮儿河下游与第二松花江分别从北、西、东南方向流经平原中部。河网内漫滩发育良好，宽度一般在2～5 km，河曲发育，江心洲、汊流众多，形成辫状和网状。平原中西部地表水排泄不畅，地下普遍有一层中更新世湖相粘土层分布，地面出现不同程度的沼泽化。在乌裕尔河下游一带，地势最为低洼，沼泽连片，地表水不能直接经河流排走，而是形成半闭流区。这一地区冬季积雪较深，最大积雪深度为20～40 cm；春季冰雪融水补给河流较多，春汛（4月～5月）水量相对较大，可占年径流总量的12%～22%；冬季河流封冻，水量很小，一般不足1.5%。区内无尾河较为发育，霍林河、呼达尔河、乌裕尔河、双阳河等河流进入平原，在山前出山口处形成洪积扇或洪积裙，在扇体前缘附近地势较低处，季节性积水形成洪泛区。
图1—6 松嫩平原水系分布图
松花江。是东北地区的母亲河，全长2309 km（嫩江源头算起），流域面积54.56×104km2，几乎占东北地区土地面积的50%。松花江有南北两源，北源为嫩江，发源于伊勒呼里山南麓；南源为第二松花江，发源于长白山天池。两江在扶余县三岔河附近汇合后形成松花江干流，之后又有拉林河和呼兰河注入，向东北经哈尔滨东流，于同江附近注入黑龙江。哈尔滨站多年平均年径流量为431.39×108m3。
嫩江。是松花江的北源，发源于大兴安岭东侧及伊勒呼里山南麓，在黑龙江省的嫩江县出山口流入松嫩平原，沿途流经嫩江县、莫力达瓦旗、讷河市、甘南县、富裕县、齐齐哈尔市区、泰来县、杜尔伯特蒙古族自治县、大安市和肇源县。全长1370 km，流域面积29.7×104km2。区内面积11.47× 104km2，流域内的洮儿河、霍林河、乌裕尔河、双阳河对区内湖沼水量平衡影响最显著。嫩江富拉尔基站以上集水面积为12.32×104km2，多年平均年径流量为179.66×108m3，江桥站多年平均年径流量为227.56×108m3。1998年特大洪水期间，大赉站洪峰最大流量达16 100 m3/s，为60 a一遇的特大洪水。区内属于嫩江下游河段，河道坡降较小（1/2500～1/5000），水流平稳，河道曲折，漫滩、河汊较多。平、枯水期水面宽200～500 m，水深4.5 m左右，流速0.1～0.4 m/s；洪水期江面宽1～2 km，水深8～13 m，流速1.3 m/s左右；特大洪水江面宽达10 km 多，水深10～15 m，流速2.5 m/s。松花江、嫩江多年平均流量变化见图1—7。
图1—7 松花江哈尔滨水文站、嫩江大赉水文站多年平均流量变化曲线
第二松花江。是松花江的南源，发源于吉林省的长白山天池。由江源至三岔河口全长998 km，流域面积7.37×104km2。其主要支流有辉发河、饮马河、伊通河等。扶余站多年年平均流量为147.66 ×108m3。松嫩平原处于第二松花江的下游地区，江道较宽，沿岸多沙丘，汊河、江心洲岛较多，扶余县以下两岸有大片沼泽，汇合处多牛轭湖。
洮儿河。是嫩江下游右岸一大支流，发源于内蒙古科右前旗大兴安岭的高岳山，由归流河和蛟流河等10余条大小不一的河流汇集而成，在吉林省大安市注入月亮泡后再流入嫩江，全长959 km，流域面积2.88×104km2。多年平均年径流量为15.82×108m3（镇西站）。
霍林河。是嫩江的又一支流，发源于内蒙古扎鲁特旗大兴安岭山脉的德鲁特勒罕北麓，自西向东，流经科右中旗、通榆入查干泡再注入嫩江。河流全长576 km，流域面积1.58×104km2，双岗站多年平均年径流量0.0076×108m3。1985年以来的20 a间，该河基本干枯。河流在高力板以下流入平原区，在通榆西部多波状起伏的沙丘、沙垄之间，其水量不大，多无稳定河道，枯水季节河水散失在芦苇沼泽中，非沼泽河段经常出现断流现象，雨季形成季节性河流，洪水期则汪洋一片，水面宽达数十千米，大水过后洼地积水成为泡沼，沿河多有沼泽分布。1998年霍林河发生罕见洪水，最大洪峰流量3400 m3/s，超过历史记录（907 m3/s），为150 a一遇的特大洪水。
绰尔河。发源于大兴安岭东坡英吉尔山脉，是嫩江下游右岸支流。流经扎赉特旗、龙江县和泰来县，于江桥镇上游9 km 处汇入嫩江。河长573 km，流域面积1.74×104km2，区内流域面积821.8 km2。河口处多年平均水量21.26×108m3。绰尔河流域控制水文站两家子站多年平均年径流量为22.33×108m3，多年平均年径流深为135.3 mm。
阿伦河。发源于大兴安岭东博克图附近，为嫩江右岸支流，流经内蒙古阿荣旗，在甘南县宝山镇北流入境内，于额尔门沁汇入嫩江，全长318 km，流域面积6297 km2。境内河长28 km，境内流域面积1762.8 km2。河口处多年平均水量7.4×108m3。流域控制水文站那吉站多年平均年径流量为6.8× 108m3，多年平均径流深为155.2 mm，历史最大洪水流量为1840 m3/s（1998年8月10日）。
讷谟尔河。是嫩江左岸一条支流，发源于小兴安岭的南麓，经五大连池市，由克山县入境，由东向西横贯克山县、讷河市，于讷河市六合镇汇入嫩江。干流长569 km，流域面积14 061 km2，境内流域面积3780 km2，河口处多年年平均水量15.24×108m3。流域控制水文站德都站多年平均年径流量为10.28×108m3，多年平均径流深为141.1 mm。
乌裕尔河。是嫩江左岸一条具有无尾河特点的支流，发源于小兴安岭西坡，河流全长为576 km，流域面积2.31×104km2。经由北安、克东、克山、依安、富裕、林甸、齐齐哈尔东郊、杜蒙自治县等市县。乌裕尔河进入富裕县雅州附近分成两支，一支（南支）向南经龙安桥入林旬县东升水库，流入扎龙湿地后河道消失，河水过滨洲铁路入连环湖水域，在东吐莫附近汇入嫩江；另一支（西支）塔哈河则向西直接汇入嫩江。依安水文站观测多年平均年径流量为5.10×108m3。
呼兰河。是松花江干流左岸一大支流，发源于小兴安岭西侧铁力县的炉吹山，在距哈尔滨市东北4 km处呼兰县的张家店附近注入松花江。河流全长523 km，流域面积3.1×104km2，流域控制水文站兰西站多年平均径流量为32.31×108m3。
通肯河。属于呼兰河水系，是海伦市与拜泉县的界河，由东北流向西南径流，流长346 km，流域面积10 339.0 km2，流域控制水文站青冈站多年平均年径流量为5.85×108m3。
拉林河。是松花江右岸的一大支流，发源于黑龙江省五常县张广才岭西麓白石砬子山，由东南向西北流至哈尔滨市以上150 km处注入松花江，河流全长448 km，流域面积1.92×104km2，蔡家沟水文站多年平均年径流量为30.26×108m3。
湖泊。由于构造运动的差异性及河道变迁，低平原区形成成群分布的湖泡，其中较大的有月亮泡、查干泡、大布苏泡、花敖泡等。这些湖泡周围是盐渍化土壤的主要分布区。由于降水量少，且变差大，地表土质沙性较大，并受微地貌分割影响，降水产流量低，多年平均径流深仅20～30 mm。众多的盐碱性泡沼，多数与地面径流或河流注入相关，其水文动态受降水和地表径流控制，同时也受地下潜水的影响。低平原区原有湖泡约1400多个，面积约3400 km2；但目前湖泡数量只剩下600多个，面积约2400 km2（表1—2）。
表1—2 松嫩平原湖泊集中分布区现状