汉江从西向东穿流过旬阳，旬阳境内河流全部是汉江的支流，其中集水面积在2-5km2的河沟有291条，5-20km2的河沟146条，20-50km2的河流27条，50-100km2的河流8条，100km2 以上的河流有14条，400km2 以上的较大河流有旬河、坝河、吕河、蜀河和仙河5条。

旬河是汉江上游的第二大支流，发源于秦岭南麓的西安市长安区沙沟岭，全长218km，在旬阳境内干流长85km，流域面积1154km2，多年平均径流量20亿m3，年内分布不均。

吕河发源于大巴山北麓旬阳境内的铜钱关乡，流域面积705km2，多年平均径流量2.2亿m3，流域内植被良好。

蜀河发源于秦岭北麓湖北省郧西县，但绝大部分集雨面积在旬阳，流域面积592km2，多年平均径流量2.5亿m3。中游河谷开阔。

区域内河流均属山区型河道，地势北高南低，起伏较大，因河道落差大，水流湍急，水能资源较为丰富。汛期洪水陡涨陡落。该区域地处山区，地下水资源量较小，所以水资源总量以地表径流为主。据统计，区域多年平均地表水年产径流量11.67亿m³，过境客水228亿m3，水能资源理论蕴藏量总计81万千瓦，可开发利用量66.8万千瓦。