乌盟地表水分为外流区和内流区。外流区分为黄河水系和永定河水系，内流区为内陆河水系。

乌盟南部即阴山以南的丘陵地区，为黄河水系、永定河水系及一部分内陆河水系的分布区，河流多，湖泊少，但是黄旗海、岱海等几个较大的湖泊分布在这一区域内。乌盟北部即阴山以北的内蒙古高平原地区，分布着另一部分内陆河水系，河流稀疏，但大小湖泊和积水洼地众多。

黄河水系位于乌盟南部，涉及凉城县、卓资县、察右中旗三个旗县，流域面积4792平方公里，占全盟总土地面积的8.8%。汇入黄河的主要河流有大黑河、浑河等，形成乌盟境内较大的水系。

大黑河大黑河古称荒干水，亦称芒干水，又名伊克图尔根河。发源于卓资县十八台乡东躺子南山顶，汇入黄河，全长235.9公里。大黑河全河都有清水和间歇水，且支沟较多，主要支沟有牛角川河、卓资山南河（六苏木河）、拐角铺河、白音厂汗河、韭菜沟、吉庆营沟、蓿麻湾沟和石人湾沟（汾州大河）等分别从两侧汇入。另有八条较大支沟，发源于乌盟境内流经呼和浩特郊区后汇入大黑河。它们是：哈拉沁沟（卯独庆沟）、红山口沟、乌素图沟、水磨沟（抢盘河）、什拉乌素河（蛮汉沟）。

浑河浑河古称中陵水，中上游称沧头河，发源于山西省平鲁县郭家窑乡料八山。全河在东台山以上为干河，以下均有清水。该河全流域大部分处于丘陵地区，流经山西省的平鲁县、右玉县及凉城县、和林县、清水河县。全长219.4公里（包括山西部分101.4公里）。浑河流域有支流（支沟）58条，其中较大的有8条，位于乌盟境内的主要支流有凉城县的永兴河、太平寨河等。

永定河水系也称海河水系，位于乌盟东南部，是永定河的最上游，涉及兴和县、丰镇市大部分和察右前旗、凉城县少部分地区。流域面积5673平方公里，占全盟总土地面积的10.5%。分别属于永定河的北支洋河系和南支桑干河系。在洋河系中以兴和县的二道河流域面积最大，河道最长，还有银子川河进入河北省汇入西洋河；丰镇市对九沟和三道边河进入山西省汇入南洋河。在桑干河系中，丰镇市的饮马河是从内蒙古境内流入桑干河的主要支流。其它发源于凉城县后营子乡和曹碾乡一带的淤泥河，在乌盟境内流程很短，支流散乱，流域面积只有193.5平方公里。

二道河洋河的上游，古称于延水（《水经注》），发源于兴和县张皋镇桃花岭。上游称鄂卜坪河、马家湾河，汇入前称后河；前河系四美号发源的一道支流，在兴和县城关与后河相汇合。故兴和县城关又称二道河。在兴和县石咀村与银子河汇合后进入河北省汇入东洋河。全长98.6公里，流域面积1989.28平方公里。主要支流有马家湾河、鸳鸯河、前河、黄石崖河和银子河等。

饮马河桑干河系御河的上游，在内蒙古境内称饮马河。发源于丰镇市三义泉乡小天村南。在长城遗址附近进入山西省大同市后称御河。该河支沟较多，全长69.5公里，流域总面积1898平方公里。主要支沟有黑河、巴音图河、官屯堡河等。

大多分布在阴山山地及以北的内蒙古高平原地带，涉及全盟11个旗县市，90年代末期，流域总面积4.4万平方公里，占全盟总土地面积的80%。内陆河水系各河流分别汇集到具有独立蓄水能力的海子（淖尔）和小淖尔及洼地中。北部内陆河流大多入较大的淖尔呼和淖尔、察汗淖等，南部内陆河流大多入岱海、黄旗海。霞江河汇入碱海子，丁济河、横格勒浑河和哈卜泉河汇入翁公淖尔，德善河汇入二吉淖。

霸王河发源于察右中旗草垛山北山顶。全长93.1公里，流域面积899.32平方公里。全河都有间歇水和清水。汇入黄旗海。

泉玉林河发源于察右中旗白家村西山顶。全长135.5公里，流域面积2001.92平方公里。汇入黄旗海。

塔布河发源于固阳县大庙乡大南沟西南山顶，上游称召河，中游称大黑河、塔布河或锡拉木伦河，下游分两岔，左右两岔上段都称江岸河，右岔下段称沙尔木伦河，左岔下段称恩和宝力格河。两岔在同一处入呼和淖尔。全长332.2公里，盟境内长210公里，流域面积8564平方公里。塔布河较大的支流有中后河、乌兰花河、大清河、席边河和乌日图高勒河。

岱海位于凉城县境内，东西长21公里，南北宽10公里。水面高程1225.9米时，水面面积为162.3平方公里，全水系集水面积2312平方公里。注入岱海的季节性河流共计24条，其中较大的有：索岱沟、苜花河、步量河、天成河、五号河和弓坝河。

黄旗海古称亥淋诺尔，亦称二苏木海子。位于察右前旗境内，水面高程1269.7米时，水面面积近百平方公里。全水系集水面积4625.22平方公里。主要有11条河流汇入，其中较大的河流有霸王河、泉玉林河。

呼和淖尔位于四子王旗卫井苏木境内，当水面高程在946米时，水面面积为21.13平方公里。水深7～8米。流域面积10 482.74平方公里。呼和淖尔主要有塔布河汇入。

察汗淖位于商都县十八顷、小海子和高勿素三个乡境内。当水面高程为1273.4米时，水面面积为40.47平方公里。汇入该淖的主要河流有：不冻河、十八顷河、公鸡河、大清河和五台河，其中不冻河最大，河道长82.5公里，流域面积1190.87平方公里。还有一些较大的内陆湖泊如察右中旗与察右后旗交界处的翁公淖尔，察右后旗的碱海子，察右前旗的大淖儿、十二洲海，商都县的二吉淖等。