Западно-Сибирская равнина богата реками, озёрами, болотами, в размещении которых по территории чётко прослеживается зависимость от рельефа и от зонального соотношения тепла и влаги.
Реки Западной Сибири принадлежат бассейну Карского моря.Самая крупная река Западно-Сибирской равнины – Обь с притоком Иртыш. Это одна из величайших рек мира. В России она занимает первое место по длине (5410 км) и по площади бассейна (2990 тыс. км2).
Кроме Оби и Иртыша среди крупных рек региона можно назвать судоходные Надым, Пур, Таз, а также Тобол.
Среди многочисленных озёр преобладают заполняющие ледниковые озёрные котловины и располагающиеся на месте бывших стариц. По количеству болот Западно-Сибирская равнина тоже мировой рекордсмен: нигде в мире нет больше такой заболоченной территории площадью в 800 тыс. км2, как здесь. Классическим примером заболоченности может служить Васюганье – географическая область, лежащая в междуречье Оби и Иртыша. Причин образования столь обширных заболоченных площадей несколько: наличие избыточного увлажнения, плоский рельеф, многолетняя мерзлота, низкие температуры воздуха, способность торфа, который преобладает здесь удерживать воду в количествах, во много раз превышающих вес торфяной массы.