济宁市水系较为发育，均属淮河水系南四湖流域，中部京杭运河贯穿南北，其它河流走向受地形制约呈放射状由周边向区内中南部京杭运河及南四湖一带汇集，发达的地表水系对区内防洪涝、灌溉和调节补给地下水资源发挥着巨大作用。

京杭运河及南四湖东部主要河流有20余条，多属山洪河道，源短流急，峰高流量小，其中发源于东部山区的较大河流有泗河、白马河、洸府河；京杭运河及南四湖西部主要河流有19条，河底平缓，径流历时较长，季节性明显，主要为人工河流，具引黄、引湖、防洪、排涝等多种功能。以上河流中、下游河段由于人工开挖治理，一般常年有水，且水位与湖水位基本一致，具有通航功能。

泗河为济宁地区东部山区最大的一条河流，全长159km，流域面积2366km2，流域最大宽度45km，平均宽度约14km，兖州区金口坝以上流域长度94km，泗河干流总落差268.5m，平均比降约为1.86%，发源于泗水县泉林镇陪尾山下，汇集泉林一带的趵突、响水、洗钵、红石四处泉水，构成泗河源头。丰水季节流量为70－80 m³/s，最大洪峰流量可达1200 m³/s，枯水季节流量仅10 m³/s左右，甚至断流。据东风水文站资料，历年(1982～2008年)平均流量约5.6 m³/s。

洸府河发源于宁阳县东部山区，全长84.4km，区内长13.4km。该河流季节性变化大，自修建屯头闸、候店闸拦蓄水后，每年上游来水通过区内河段的水量很少。历史上最高水位39.12m，最大流量400 m³/s，多年平均约2.46 m³/s。由于接纳上游宁阳县工业和生活污水的排放，河水污染严重。近几年济宁市区段通过人工治理，采取污水分流，构筑橡胶坝蓄水净化，河两岸植树种草等手段，河水水质明显得到改善，环境变得优雅怡人。

南四湖位于本区中南部，为我国十大淡水湖之一，汇集全流域苏、鲁、豫、皖四省三十余县市31700km2流域面积上的径流，也是江北最大的淡水湖泊，为南北狭长、中间窄浅的自然湖泊，南北长126km，东西宽5—25km，最大水面面积1266km²，其中上级湖最大水面面积602km²，兴利水位34.07m，死水位32.87m，允许最高水位37.50m，湖底标高31.50m，兴利库容6.56×108m³；下级湖最大水面面积664km²，兴利水位32.37m，死水位31.37m，允许最高水位35.00m，湖底标高30.00m，兴利库容4.72×108m3。据1915年—1982年不连续53年系列水文监测资料，多年平均径流量约29.6×108m³/a。