Основной источник питания Десны – талые воды (до 50–60%). Доля подземного питания уменьшается с севера на юг водосбора реки. Десна имеет восточноевропейский тип водного режима. Климат в бассене Десны умеренный. Среднегодовая температура воздуха составляет +6°С.