Водний режим Дніпра визначається добре вираженою весняною повінню, низькою літньою меженню з періодичними літніми паводками, регулярним осіннім підняттям рівня води та зимовою меженню[1]. Площа басейну Дніпра — 504 000 км², з них в межах України — 291 400 км²[1]. Частка площі водозбору річки на території України — понад 48 %[1]. З давно заселених основних українських земель лише Галичина, західна частина Волинської землі й Закарпаття лежать за межами басейну Дніпра[9].
Верхня частина басейну Дніпра розташована в районі надмірного й достатнього зволоження (лісова зона), середня — в районі нестійкого (зона лісостепу й північного степу), а нижня — в районі недостатнього зволоження (зона степу)[1]. Живлення Дніпра змішане. У верхній частині басейну переважає снігове живлення (близько 50 %), на дощове й підземне припадає відповідно 20 і 30 %. Нижче, в межах степової зони, частка снігового живлення зростає до 85-90 %, підземного — зменшується до 10-15 %, а дощового майже немає[1]. Близько 80 % річного стоку Дніпра формується в верхній частині басейну, де випадає багато опадів, а випаровування мале[1]. Зокрема, верхній Дніпро з Березиною й Сожем дає 35 % річної маси води, Прип'ять — 26 % і Десна — 21 %. Середній річний стік річки поблизу Києва — 43,4 млрд м³ (1 370 м³/с), а в гирлі — 53,5 млрд м³ (1 700 м³/с)[1]. Найбільший відсоток води (55—57 % річної кількості) стікає в Дніпро у весняні місяці, коли тануть сніги, найменший — взимку (12 %); на літо припадає 17—21 % річного стоку, на осінь — 12—14 %[9]. Відхилення від цих даних бувають досить значні, наприклад, весняний стік води в Києві коливається в різні роки від 46 до 78 %[9].
Водний режим річки суттєво змінився після будівництва каскаду водосховищ — Дніпро перетворився на низку довгих штучних озер, відділених греблями та штучними водоспадами від природних відтинків річки; пообіч прорито канали з численними шлюзами. Водосховища вирівнюють рівень води в Дніпрі, а нижче гребель льодовий покрив тримається менше. Однак їхнє будівництво порушило екологічну рівновагу, докорінно змінило умови водообміну. Порівняно з природними умовами він уповільнився в 14-30 разів.[12]