神农架是湖北长江和汉江的分水岭，共有四大水系，分为香溪河、沿渡河、南河、堵河四大流域。境内有大小河流317条，其中：超过1000平方公里的河流1条，年平均降水总量为36.44亿立方米，多年平均径流量为726.5mm，多年平均径流总量为22.004亿立方米，水资源总量为22—25亿立方米，人均占有水资源13591立方米。
（1）南河水系：南河为汉江支流，发源于神农顶景区内的风景垭，也是汉江的源流之一。南河水系有支流55条、季节性溪流57条，该水系共有大小溪流112条。南河在神农架林区自关门河口至鱼头河口，流域面积533km2，年平均流量每秒24.53m3，总落差2555.2m，水能理论蕴藏量10830千瓦。南河在保护区内流域面积53.83 km2,长度为44.4km。
（2）堵河水系：堵河水系在林区共有大小溪流62条，有支流29条，季节性溪流33条。堵河水系也是汉江支流，发源于神农架山脉北麓，最高源头是海拔2300m的阴峪河观音岩，最低点位于海拔608m的东溪张河坝，境内河流总落差1692m，后经竹山、房县、十堰、勋县入汉江。
（3）香溪河水系：香溪河水系共有大小溪流95条，有支流43条、季节性溪流52条。香溪河为长江支流，发源于神农架山脉南麓，经兴山县、秭归县注入长江。香溪河流域主要包括木鱼镇、新华乡和宋洛乡的长坊以及木鱼镇的红花。流域总长度316.554km，流域面积889.08km2，约占林区总面积的26.8%。
（4）沿渡河水系：沿渡河水系是长江在湖北省内第一级支流，共有大小溪流48条，其中有支流20条，季节性溪流28条。沿渡河水系贯穿神农架林区西南部的下谷坪土家族乡全境。流域总长度115.333km，流域面积216.05km2，约占林区总面积的6.64%。
