Область очень богата водными ресурсами. По ее территории протекает 430 рек, в том числе одна из крупнейших рек мира — Обь, берет начало в ледниках Алтайских гор, впадает Обь в Северный Ледовитый океан.

Наиболее крупные притоки Оби: Иня (663 км), на берегу которой расположилось множество дачных поселков, и живописная Бердь (363 км). Выше Новосибирска Обь в 1956 г. перекрыта плотиной гидроэлектростанции, в результате чего образовалось искусственное Новосибирское водохранилище. Его протяженность — 185 км. Для прохода судов через плотину построен шлюз. Северо-западная часть области орошается притоками Иртыша: Омью (1091 км), Тарой (806 км), а юг — реками Каргат (387 км), Карасук (521 км) и Чулым (292 км).

В области более 3 тысяч озер, главным образом средних и малых размеров. Озера расположены преимущественно в Барабинской низменности, они обычно мелководные, с заросшими, заболоченными берегами. Вода в них преимущественно пресная, и только сравнительно немногие (менее 10%), расположенные в наиболее засушливой юго-западной части области, — солоноватые и соленые. Частично солоноватым является и самое крупное озеро Западной Сибири — Чаны (2600 кв. км). Несмотря на обширность, это озеро мелкое, его средняя глубина всего около 2 м. Другие крупные озера области — Убинское (440 кв. км), Сартлан (238 кв. км), Урюм (76 кв. км), Хорошее (40 кв. км). Зимой реки и озера покрываются льдом, толщина которого достигает 1 м. Мелкие водоемы промерзают до дна. Около 30% территории занято болотами. Большие массивы болот расположены на малозаселенном севере области, куда заходит своим южным краем самая обширная в мире система болот — Васюганские болота.