一、河流
市内河流分属黄、淮两大流域，主要河流有大汶河、泗河、洸河等，其中大汶河干流为东西流向，泗河、洸河为北南流向。河水季节性强，水量变化大。市内流域面积1000平方公里以上的中型河道3条，大型河道1条。北部大汶河水系属黄河流域，南部泗河、洸河水系属淮河流域。东部有流入沂河的山洪小河道1条。过境河流有黄河。
黄河 自东平县戴庙乡石洼村西入境，沿东平湖北流至东平县旧县乡北出境，进入平阴县，境内长38公里。两岸堤防相距1.44～3.45公里，河底高于地面约3米。该河段经东平县孙口水文站测量，年均径流量为435亿立方米，年均流量为每秒1370立方米，水含沙量年均每立方米为25.1公斤，年均输沙量10.86亿吨。
大汶河 又名汶水，简称汶河，为黄河下游最大支流，是山东省名川之一。主流起源于沂源县松崮山南麓的沙崖子村一带，汇集泰山山脉以南、蒙山山脉以北诸水，由东向西流经新泰市、岱岳区、泰山区、宁阳县、肥城市、东平县等地，在东平县老湖镇马口入东平湖，再由东平湖清河门出湖闸泄入黄河。大汶河全长208公里（包括大清河），境内长156.5公里。总流域面积8543平方公里，境内流域面积6457平方公里。年均径流量18.83亿立方米，自然落差362米。河底除个别河段为石底外，均为沙底。大汶口以上为上游，分南北两支，以北支牟汶河为主流。大汶口至戴村坝为中游。戴村坝以下为下游，名大清河，长29公里。
牟汶河 是大汶河上游三大流源之主流，因流经古牟国所在地牟城（今莱芜城东10公里处赵家泉附近）而得名。由莱芜市马小庄进入泰安市岱岳区。又西南流经角峪镇至渐汶河村与北来之嬴汶、石汶汇合后始称渐汶河。河道继续曲向西南，左纳陶河，右汇芝田河、冯家庄河，经旧县至北店子又有泮河注入。河道再转向南流，经阳关故城西，至房村（西住）折向西南，流至大汶口与东来之柴汶河汇流，始称大汶河。牟汶河自丈八丘至大汶口长108公里，自然落差152米，河底比降1.4‰，河槽多为缓坡地下河，其中傅家桥至赵家泉段，河宽100～300米，赵家泉至渐汶河村河宽一般在300～500米，个别地方河宽达千米以上。
石汶河 因其下游流经石汶村而得名。它起源于泰安、莱芜两市交界处长城岭一带山区，主要汇集泰山东北、长城岭以南诸水，南流经黄前水库，尔后与东来之牟汶、嬴汶二河汇流注入大汶河。全长50公里，宽多为100～200米，卵石粗沙河底，落差45米，流域面积350平方公里。
泮汶河 简称泮河，发源于泰山西麓的桃花峪北部山谷，流经大河水库，至泰城南。纳泰山氵奈河、 梳洗河等支流，尔后至北集坡镇北店子汇入牟汶河。全长42公里，宽多在百米以上，为卵石粗沙河底，流域面积368平方公里，落差945米，比降5.8‰。
柴汶河 又名小汶河，是大汶河上游三大流源之南支，发源于沂源县的北宅、牛栏峪一带山区，因流经古柴城北故名。它主要汇集新泰市境内诸水，向西至泰安大汶口镇南注入大汶河。该河流经新泰市全境及岱岳区和宁阳县交界处，全长116公里，河宽多在300～400米，落差153米，流域面积1944平方公里（包括沂源县34平方公里）。该河季节性强，夏季河水暴涨，春季常干涸断流。1918年特大暴雨最大洪峰流量曾出现4900立方米/秒。年均流量为每秒6.82立方米。该河全为沙底，河水含泥沙量大，年输沙量36.8万吨。
嬴汶河 又名汇河，是大汶河上游三大流源之北支，因流经古嬴城（今莱芜市城子县村）而得名。发源于莱芜城西北35公里处的禹王山池凉泉（章丘境内）。由莱芜西杨庄进入岱岳区。又西南流经高北、故县东，至刘家疃与石汶河汇流南至渐汶河村南注入牟汶河。嬴汶河全长86公里，河宽多为300～400米，落差364米，流域面积1326平方公里，为流沙河底。
康王河 上游由肥河、康河汇流而成。肥河发源于岱岳区道朗镇境内黄山张家庄，至鱼池村入肥城市境内。康河发源于肥城市老城镇北道岭诸山绕老县城东而南，至李家屯南入肥河。康王河全长56公里，流域面积427.6平方公里，上游有6条主要支流汇入，流经肥城市7个乡镇，至衡鱼入汇河。中下游比降1.25‰，河道最宽处500米，最窄处18米。
汇河 古名坎河、泌水，发源于平阴县的毛家铺，主要支流有康王河、大留河、东金线河、湖屯河、大中泉河等，是大汶河下游最大支流。其上游肥城市境内河段称康王河，下游东平县境内河段称汇河，全长49公里，流域面积1260平方公里。除下游有近千米河段为石底河外，其他均为泥底河，落差110米，其下游河段两岸均筑有堤防。该河主要汇集肥城市北部、东平县东部和平阴县部分山区诸水，南流至东平县黄徐庄注入大清河。
小清河 又名南沙河，是古汶水西流安民山入济水的故道，是大清河的分洪河道，原河道由东平县龙崮村东，流经彭集、王圈、沙河崖、南桥至州城镇西北马口入大清河。全长30余公里，平均宽100米。后因河道经常决口成灾，1946年分别在龙崮和马口进出口处筑坝拦截，河道遂废。从此，东平县黄、淮两大流域水系界限，由小清河移至大清河。
漕河 古称蛇水，是岱岳区、肥城市“汶阳田”的主要排水河道，流域面积648平方公里。干流河道在流域南部，呈东西流向，其支流多为南北流向，其中长5公里以上河道23条。主河道自北庄以上分为南北两支。主流南支起源于岱岳区北留村东，西流至漕河崖，汇北部丘陵区诸水形成漕河干流，多为平原河道。又西流至北庄与浊河汇流，自此以下称漕浊河。浊河发源于岱岳区南白楼一带，南流至故县店进入平原区，流经南仇、城上注入漕河。漕河又西南流，经肖家店西，在堽城坝下游注入大汶河。漕河自北留至堽城坝下入汶河口，全长39公里，落差40米，平均比降1‰。下游河道较宽，多在50米以上，两岸均有堤防。
洸河 古称阐水，又名洸府河，主流发源于宁阳县堽城镇以北的泉头村，西流至伏山镇北转向南流，经宁阳县城西至泗店镇胡南村入兖州境内。该河全长75公里，流域面积1367平方公里，其中宁阳境内长29公里，流域面积183平方公里。
泉河 上游分南北两支，以北支为主流，起源于宁阳县西北鹤山北部的王家西皋一带山区，迂回西流至西周家庄进入汶上县境。南泉河起源于宁阳县东疏一带，西南流至黄茂入汶上县境，两河汇合南流，注入京杭运河，南泉河长12公里，北泉河长16公里，流域面积626平方公里。
宁阳沟 发源于宁阳县城东北告山虎城村，南流至杏山村转向西流，经茅庄至大安村汇石集河转向南流。1965年在大安村改道西流，经管家洼南注入洸河。大安村以南河水南流至宁阳县城东关，汇城东洼诸水，至古城村南入兖州境内。该河全长31公里，其中宁阳县境内河段长27公里，流域面积91平方公里，为宁阳县城东的主要排水河道。
二、湖泊
市内湖泊仅集中在东平县境内，东平湖位于东平县西部，是山东省第二大淡水湖，为“水泊梁山”的仅存水域，是滞蓄黄河之水的大型天然水库。稻屯湖（洼）位于大清河北，稻屯西北，是滞蓄东平湖和大清河水的蓄水湖（洼）。另有州城湖，位于东平县南部。三湖水面1.55万公顷。
东平湖 位于东平县境内，山东省第二大淡水湖泊，地处北纬35°30′~36°20′、东经116°06′~116°15′之间。北起清河口门，南至金线岭围堤，西濒济梁运河和黄河大堤，东沿凤凰山、黄花园、州城镇、吴桃园及湖东排渗河。南北长30多公里，东西宽20多公里，总面积627平方公里。湖底西北高、东南低，最低高程36.7米。湖中有金山、昆山、土山、铁山等，海拔一般在150～250米之间，面积均在2～5平方公里。湖区设计蓄水高程44～44.5米，库容量40亿立方米。湖内水质肥沃，资源丰富，生长着鲤鱼、甲鱼、鲫鱼、鲶鱼、大青虾等50余种水生动物及菱角、鸡斗米、莲藕等10余种水生植物。1985年省政府公布为省级风景名胜区，为水浒旅游线上最重要的景区。
东平湖古属大野泽，亦称巨野泽。汉代，大野泽改称钜野泽。《史记》中有“彭越常渔于钜野泽中为群盗”“河决于瓠子，东南注钜野，通于淮泗，后二十年始塞”的记载。当时的钜野泽蓄水量巨大，是一望无际的洪水泽国，以至汉武帝惊呼：“瓠子决兮将奈何？……吾山平兮钜野泽溢。”南北朝时，仍是“钜野湖泽广大，南通邾泗，北连清济”。至唐代，已有比较确切的数字记载：“大野泽在钜野县东五里，南北三百里，东西百余里。”（《元和郡县志》）五代以后，大野泽因黄泛淤淀，逐渐涸缩为梁山泊，又称张泽泺。《资治通鉴》中有“复汴水，浚五丈渠，东过曹、济、梁山泊，以通青、郓之漕”的记载。《宋史·杨戬传》记载，“梁山泊，古巨野泽，绵亘数百里，济郓数州，赖其蒲鱼之利”。元代，于钦《齐乘》中记载：梁山在寿张县东南七十里，东平州西南五十里，东接汶上县界，汶水西南流与济水汇于山之东北，回合而成泺……泽即梁山泊也。这就是《水浒传》上描写的“周围港汊数千条，四方周围八百里”的水泊梁山。金元明时期，梁山泊逐渐衰退，蓄水时多时少，水至时则“漂没千里，复成泽国”，水退时则“涸为平陆，安置屯田”。金大定二十一年（1181）黄河移至故道，梁山泊水退，涸干为田。至明初，这里只剩下南旺、蜀山、马踏、安民山、马场几个分散的积水小湖，“梁山巨浸”已不复存在，历史上称为“北五湖时期”。至清咸丰五年（1855），黄河于兰考铜瓦厢决口，在东阿鱼山夺大清河入海（渤海），倒灌入安山湖。为防黄河继续南侵，遂从梁山县十里堡至东平县解河口一线修筑围堤（今称旧临黄堤）拦截，形成大面积新湖面，时因大部分湖面在东平县境内，安山湖逐渐改称为东平湖。1933年东平湖的高度（江淮水准）：洪水位38.9米，湖底高37.2米，容水量11880立方米。集水面积：洪水位时229平方公里，低水位时167平方公里，实为现在的老湖区。1938年，国民党军队在郑州花园口决黄河大堤，黄水改道入淮（河），东平湖遂干涸为田。1947年堵复决口，黄河复归故道入海，东平湖重又蓄水，时湖面面积153平方公里。新中国成立后，1950年从东平县李桃园至金线岭一线又筑一围堤（新临黄堤）以确保黄河下游安全。东平湖遂形成新湖、老湖两个湖区。滞洪区总面积943平方公里。1958年改东平湖为水库，将梁山县新湖区西部去掉，滞洪面积缩为627平方公里，其中老湖区209平方公里，新湖区418平方公里。围堤顶高程加至48.5米，设计蓄水位46米，相应蓄水量40亿立方米，成为滞蓄黄河洪水的大型水库。1986年，建成流量1000立方米/秒以上进湖闸5座，出湖闸2座，设计蓄水位46米，蓄洪39.79亿立方米（包括新湖27.85亿立方米）。东平湖水库在历年的黄河滞洪和大汶河泻洪中发挥了重要作用。