汉中市的河流均属长江流域,汉江东西横贯,嘉陵江南北纵穿,米仓山南坡有渠江上游河源区的部分河流。汉江,又名汉水,古称沔水,是长江最大的支流。汉中市位于汉江上游。汉江干流自西向东流经宁强、勉县、南郑、汉台、城固、洋县、西乡等县(区)境,横贯汉中盆地,是本区域内水系网络的骨架。市境内汉江干流长277.8公里,占汉江全长1532公里的18.1%,流域面积19692平方公里,占汉江全流域17.43万平方公里的11.3%,占全市总土地面积27246平方公里的72.3%。汉水自古是沟通陕南与华中地区的水路,素有“千里汉水黄金道”之称,民国时期也曾有“千帆秋水下襄樊”的航运盛况。
嘉陵江水系分布在汉中市的西部和南部。嘉陵江干流由北向南,纵穿略阳、宁强两县的西部山地,为过境大河。境内流程141.7公里,流域狭长,西宽东窄。市境内属嘉陵江水系的大小河流共192条,流域面积7554平方公里,占全市总土地面积的27.7%。
全市多年平均水资源总量146.25亿立方米。其中地表水资源144.1亿立方米,地下水资源31.75亿立方米,地表水和地下水重复计算量29.6亿立方米。
全市多年平均自产径流量144.1亿立方米。其中汉江流域99.8亿立方米,占全市69.3%;嘉陵江流域44.3亿立方米,占全市30.7%。全市径流总量平水年(50%)为136.18亿立方米,一般干旱年(75%)为103.89亿立方米,特殊干旱年(95%)为71.89亿立方米。
另外,全市有多年平均入境客水73.5亿立方米。其中汉江流域26.2亿立方米,嘉陵江流域47.3亿立方米。
目前发现的地下热水有六处,位于勉县郭家湾、勉县杨家湾、佛坪县龙草坪乡的庙沟、洋县桃园河、南郑县牟家坝和西乡县峡口,水温在20-31℃。勉县的两处一处位于盆地北缘山前杨家湾沟底,距县城18公里,系山前裂隙带涌出,水温22℃,流量13升/秒,矿化度0.186克/升,为重碳酸钙型水。另一处位于盆地南缘温泉乡的郭家湾村,距县城9公里。温泉位于秦岭纬向构造带与北东向构造带斜接复合部位,勘探资料表明,其分布区为南北长约200米,东西宽约50米,面积 约10000平方米的地热异常区内。过去泉水出露标高539.5米,水温58.2℃,水头高出地面2.5米,自流量2.7升/秒。经水质分析,矿化度48毫克/吨,含SiO22.8毫克/吨,含氟4毫克/升,达到硅水氟水标准,并有较浓的H2S气味,含氯气3.5~4.7埃曼。
全市水能资源理论蕴藏量为259.69万千瓦。其中,汉江水系蕴藏177.65万千瓦,嘉陵江水系蕴藏82.04万千瓦,可开发量为109.8万千瓦。其中汉江水系可开发量72.2万千瓦,嘉陵江水系可开发量37.6万千瓦。