乌海市地表径流全部属黄河水系，黄河自内蒙古自治区与宁夏回族自治区界河右岸都斯图河进入乌海市海南区巴音陶亥镇，由南向北流经海南区、乌达区、海勃湾区，在海勃湾区千里山镇出境进入鄂尔多斯市，河道全长105千米。共有支流25条。由降水产生的地表水，大部分被泄洪沟排人黄河，泄洪沟只有在夏季降雨时才有水，平时断流。有湿地资源总面积7500万平方米，其中，湖泊湿地100万平方米、人工湿地300万平方米、沼泽湿地3500万平方米、河流湿地3600万平方米。国家重点建设项目黄河海勃湾水利枢纽工程设计总库容量为4.87亿立方米，蓄水后形成118平方千米的乌海湖。