Тюменской области с учётом территорий автономных округов относятся, преимущественно, к бассейну рек Карского моря. Незначительные части на северо-западе Ханты-Мансийского и на западе Ямало-Ненецкого автономных округов относятся к бассейну Баренцева моря – бассейну реки Печоры.
Речная сеть Тюменской области представлена 4971 реками общей протяжённостью около 32,7 тыс. км (густота речной сети 0,2 км/км2), бо́льшая часть которых относится к малым рекам и ручьям. С учётом территорий автономных округов – почти 75 тыс. реками общей протяжённостью более 420 тыс. км. Наиболее густая речная сеть на севере, в Ямало-Ненецком автономном округе – здесь находится около 50 тыс. рек и ручьёв, более трети общего числа водотоков области, густота речной сети здесь составляет около 0,38 км/км2. Речная сеть в средней части области, в Ханты-Мансийском автономном округе, характеризуется высокой заболоченностью территорий, её густота в два раза ниже, чем на севере – около 0,19 км/км2. Реки Тюменской области преимущественно равнинные, с медленным течением, извилистыми руслами. Для большинства рек характерно смешанное питание с преимуществом снегового. Большинство рек Тюменской области относятся к западно-сибирскому типу водного режима, для них характерно невысокое и растянутое весеннее половодье, во время которого проходит основной объём годового стока (до 80–85%), устойчивая летне-осенняя межень, прерываемая дождевыми паводками, зимняя межень, в период которой на реках тундры и лесотундры зимний сток либо крайне незначителен, либо вовсе прекращается из-за перемерзания. На реках лесостепной зоны половодье проходи в апреле – мае, на северных реках – с конца мая – начала июня по июль – август. На севере области реки замерзают в октябре, вскрываются в мае – июне. На юге – замерзают в ноябре, вскрываются в апреле. Главной рекой непосредственно Тюменской области является Иртыш с его притоками первого и второго порядка Вагаем, Демьянкой, Ишимом,Тоболом, Туртасом (притоки Иртыша); Исетью, Тавдой и Турой (притоки Тобола), Пышмой (приток Туры). С учётом территорий Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов – Обь, Пур, Таз, Надым и их многочисленные притоки . Среди регионов федерального округа Тюменская область занимает третье место по густоте речной сети после Ямало-Ненецкого АО и Свердловской области