长江、黄河、澜沧江三条江河的发源地，多年平均径流量499亿立方米，其中长江184 亿立方米，黄河208 亿立方米，澜沧江107亿立方米，水质均为优良。国家公园内湖泊众多，面积大于1 平方公里的有167 个，其中长江源园区120 个、黄河源园区36 个、澜沧江源园区11 个，以淡水湖和微咸水湖居多。雪山冰川总面积833.4平方公里；河湖和湿地总面积29842.8 平方公里。

三江源自然保护区水系分布图

    长江发源于唐古拉山北麓格拉丹冬雪山，在源头称沱沱河，主要支流有楚玛尔河、布曲、当曲、聂恰曲等，三江源区内长1217km，年平均径流量为177亿m³，占长江流域总径流量的25%；黄河发源于巴颜喀拉山北麓各姿各雅雪山，省内全长1959km，主要支流有多曲、热曲等，年平均径流量232亿m³，占整个黄河流域水资源总量的49%；澜沧江发源于果宗木查雪山，三江源区内长448km，占干流全长4600km的10%，占国境内干流全长2130km的21%，年平均径流量107亿立方米m³，占境内整个流域水资源总量的15%，占三江源区总径流量的22%。 三江源区是一个多湖泊地区，主要分布在内陆河流域和长江、黄河的源头段，大小湖泊近1800余个，湖水面积在0.5 km²以上的天然湖泊有188个，总面积0.51万 km²。其中，矿化度1-3g/l以下的淡水湖和微咸水湖148个，总面积2623 km²。盐湖共计28个，总面积1480 km²，矿化度大于35g/l。列入中国重要湿地名录的有扎陵胡、鄂陵湖、玛多湖、黄河源区岗纳格玛错、依然错、多尔改错等。其中扎陵湖、鄂陵湖是黄河干流上最大的两个淡水湖，具有巨大的调节水量功能。本区环境严酷，自然沼泽类型独特，在黄河源、长江的沱沱河、楚玛尔河、当曲河三源头、澜沧江河源都有大片沼泽发育，成为中国最大的天然沼泽分布区，总面积达6.66万km²。沼泽基本类型为藏北嵩草沼泽，而且大多数为泥炭沼泽，仅有小部分属于无泥炭沼泽。三江源内雪山、冰川约2400km²，冰川资源蕴藏量达2000亿m³，现代冰川均属大陆性山地冰川。长江流域主要分布在唐古拉山北坡和祖尔肯乌拉山西段，昆仑山也有现代冰川发育；黄河流域在巴颜喀拉山中段多曲支流托洛曲源头的托洛岗（海拔5041m），有残存冰川约4 km²，冰川储量0.8亿m³；澜沦江源头北部多雪峰，平均海拔5700米，最高达5876米，终年积雪，雪峰之间是第四纪山岳冰川，东西延续34km长、南北12km宽的地带。面积在1km²以上的冰川20多个。