全市境内有大小河流466 条，分属黄河、淮河两大流域。大汶河属黄河流域，为市内第一大河，主流起源于济南市钢城区汶源街道办事处台子村，自东向西流经全市，由下游的大清河流入东平湖注入黄河，境内流域面积 6093 平方千米，占全市面积的 78.5%。新泰市的东汶河及宁阳县的汉马河、洸府河、宁阳沟属淮河流域的泗河、沂河水系，流域面积 1305 平方千米，占全市面积的 16.8%。全市有水面270 平方千米，占全市面积的 3.5%，主要包括湖泊、水库、坑塘及部分矿区积水洼地，其中水库 687 座，总库容 9.36 亿立方米。已发现温泉4 处，其中岱岳区桥沟温泉面积 8.5万平方米，水深 0.5 ～ 8 米，混合水温在 41℃～ 49℃之间，水质清澈透明，无臭、无味、无毒，属一级水。2020 年全市水资源总量为 25.54 亿立方米，其中，地表水资源量 18.59亿立方米，地下水资源量 10.82 亿立方米，地表水与地下水资源量重复计算量 3.86 亿立方米。