Территория области расположена в основном в нижнем течении реки Дон, северные и северо-восточные районы находятся в среднем течении Дона, юго-западные районы области располагаются в бассейне притоков Таганрогского залива.
К крупным рекам относится главный приток Дона - река Северский Донец, к средним - Сал, Западный Маныч, Калитва. На территории области выделен 21 бассейн, к которым относятся 165 малых и средних рек суммарной длиной 9565 км.