Hệ thống thuỷ văn ở Thừa Thiên Huế hết sức phức tạp và độc đáo. Tính phức tạp và độc đáo thể hiện ở chỗ hầu hết các con sông đan nối vào nhau thành một mạng lưới chằng chịt: sông Ô Lâu - phá Tam Giang - sông Hương- sông Lợi Nông - sông Đại Giang - sông Hà Tạ - sông Cống Quan - sông Truồi - sông Nong - đầm Cầu Hai. Tính độc đáo của hệ thống thuỷ văn Thừa Thiên Huế còn thể hiện ở chỗ nơi hội tụ của hầu hết các con sông trước khi ra biển là một vực nước lớn, kéo dài gần 70km dọc bờ biển, có diện tích lớn nhất Đông Nam Á (trừ sông A Sáp chạy về phía tây, và sông Bu Lu chảy trực tiếp ra biển qua cửa Cảnh Dương). Đó là hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai, đầm phá tiêu biểu nhất trong 12 vực nước cùng loại ven bờ biển Việt Nam và là một trong những đầm phá lớn nhất thế giới.
Hệ thống sông ngòi phân bố tương đối đồng đều, nhưng phần lớn là ngắn, lưu vực hẹp. Đại bộ phận sông suối chính chảy theo hướng từ tây - tây nam về bắc - đông bắc, đổ vào phá Tam Giang - Cầu Hai trước khi chảy ra Biển Đông. Một số sông ở phía nam như sông Bù Lu chảy trực tiếp ra Biển Đông. Riêng sông A Sáp chảy về hướng tây vào nước bạn Lào. Nếu tính đến cửa sông và các chi lưu với chiều dài trên 10km thì tổng chiều dài sông suối và sông đào đạt tới 1.055km, tổng diện tích lưu vực tới 4.195km2. Mật độ sông suối dao động trong khoảng 0,3-1km/km2, có nơi tới 1,5-2,5km/km2 . Độ dốc lòng sông trong phạm vi lãnh thổ đồi núi rất lớn (10-129m/km), nhưng lại quá thoải ở đồng bằng duyên hải (dưới 0,1m/km).
Trên lãnh thổ Thừa Thiên Huế từ bắc vào nam có các sông chính sau:
- Sông Ô Lâu;
- Hệ thống sông Hương;
- Sông Nong;
- Sông Truồi;
- Sông Cầu Hai;
- Sông Bù Lu.
Ngoài các sông thiên nhiên, xung quanh thành phố Huế còn gặp nhiều sông đào từ thời Nguyễn nhằm giải quyết yêu cầu thủy lợi, giao thông thủy và môi trường. Đó là sông An Cựu (có tên là Lợi Nông) dài 27km nối sông Hương với đầm Cầu Hai ở Cống Quan thông qua sông Đại Giang; sông Đông Ba dài khoảng 3km là sông đào từ cầu Gia Hội đến Bao Vinh; sông Kẻ Vạn dài 5,5km nối sông Hương (cầu Bạch Hổ) với sông Bạch Yến và s ông An Hòa, vòng ngoài kinh thành Huế rồi lại đổ vào sông Hương ở Bao Vinh. Trên đồng bằng duyên hải còn có hói Bảy Xã, hói Hàng Tổng nối sông Hương với sông Bồ, hói Phát Lát, hói Như Ý, hói Chợ Mai.
1. Sông Ô Lâu
Sông Ô Lâu bắt nguồn từ vùng núi Tây Trị Thiên ở độ cao tuyệt đối xấp xỉ 905m, có chiều dài dòng chính 66km, diện tích lưu vực 900km2, độ dốc trung bình lưu vực trên 13m/km (ở phạm vi đồi núi trên 19m/km). Thoạt đầu sông chảy theo hướng tây nam - đông bắc, đến Phò Trạch chuyển hướng đông nam - tây bắc cho tới Phước Tích (chỗ hội lưu với sông Thác Ma), sau đó chuyển hướng tây nam - đông bắc cho đến Vân Trình lại chuyển hướng tây bắc - đông nam và đổ vào phá Tam Giang ở cửa Lác.
2. Hệ thống sông Hương
Hệ thống sông Hương có lưu vực dạng hình nan quạt với diện tích lưu vực 2.830km2, chiếm gần 3/5 diện tích tự nhiên của tỉnh, chiều dài sông 104km. Hệ thống sông Hương có 3 nhánh sông chính: Sông Bồ, sông Hữu Trạch và sông Tả Trạch (dòng chính). Các nhánh sông chính này đều bắt nguồn từ khu vực núi trung bình thuộc huyện A Lưới, Nam Đông chảy qua các huyện, thị xã: Phong Điền, Hương Trà, Nam Đông, thành phố Huế, Hương Thủy và cuối cùng chảy vào phá Tam Giang. Theo đặc điểm hình thái dòng chính của hệ thống sông Hương có thể tách thành hai đoạn sông: đoạn chảy qua đồi núi và đoạn sông chảy qua đồng bằng duyên hải. Đoạn sông chảy qua đồi núi thường có đáy sông dốc, nhiều thác ghềnh, không bị ảnh hưởng triều. Vào mùa lũ lưu lượng, vận tốc, mực nước đều rất cao, ngược lại trong mùa cạn các đặc trưng thủy văn này đều đạt giá trị rất thấp, lòng sông lộ nhiều cuội sỏi, đá tảng. Trên đoạn sông chảy qua vùng đồng bằng dòng sông hiền hòa, chảy quanh co và bị ảnh hưởng mạnh của thủy triều và độ mặn.
Ngoài các nhánh sông tự nhiên, còn có các sông đào nối sông Hương với sông Bồ, nối sông Hương với đầm Cầu Hai, nối sông Bồ với phá Tam Giang.
Sông Bồ: bắt nguồn từ vùng núi có độ cao tuyệt đối khoảng 650m ở phía đông A Lưới, chảy qua lãnh thổ Hương Trà, Phong Điền theo hướng nam - bắc cho đến phía dưới ngã ba hội lưu với Rào Tràng, từ ngã ba đó đến Phú Ốc sông chuyển hướng tây nam - đông bắc, sau đó sông lại chuyển hướng đông cho tới chỗ hội lưu với sông Hương ở ngã ba Sình. Chiều dài dòng chính sông Bồ tính đến Cổ Bi là 64km, đến ngã ba Sình là 94km. Diện tích lưu vực tính đến Cổ Bi là 720km2, đến ngã ba Sình là 938km2. Độ dốc đáy sông trong vùng đồi núi đạt 10,2m/km, độ dốc bình quân chung là 6,9 m/km.
Sông Hữu Trạch: bắt nguồn từ nơi có độ cao khoảng 500m ở vùng núi thấp phía đông A Lưới - Nam Đông, chảy theo hướng nam - bắc cho đến Bình Điền, từ Bình Điền sông đổi sang hướng tây nam - đông bắc và cuối cùng hội nhập với sông Tả Trạch ở ngã ba Tuần. Tính đến ngã ba Tuần chiều dài dòng chính là 51km, diện tích lưu vực là 729km2 và độ dốc bình quân lòng sông chính là 9,8 m/km.
Sông Tả Trạch: là nhánh sông chính bắt nguồn từ vùng núi trung bình huyện Nam Đông với độ cao tuyệt đối 900m. Sông chính chảy theo hướng chung nam đông nam - bắc tây bắc cho tới ngã ba Tuần thì hội nhập với sông Hữu Trạch và trở thành sông Hương. Từ đây sông Hương uốn lượn quanh co qua kinh thành Huế và đến Bao Vinh lại chuyển hướng tây nam - đông bắc để rồi sau đó hội lưu với sông Bồ tại ngã ba Sình trước khi đổ ra phá Tam Giang và chảy ra biển theo hai cửa Thuận An và Tư Hiền. Tính đến Dương Hoà, chiều dài dòng chính là 54km, diện tích lưu vực là 717km2 và độ dốc bình quân lòng sông chính là 16,5m/km. Nếu tính đến nơi đổ ra phá Tam Giang, sông chính có chiều dài là 104km, diện tích lưu vực là 2.830km2 và độ dốc bình quân lòng sông là 8,65m/km.
3. Sông Nong
Sông Nong bắt nguồn từ vùng núi có độ cao tuyệt đối khoảng 1.154m thuộc huyện Phú Lộc. Sông chảy theo hướng nam tây nam - bắc đông bắc và hội nhập với sông Đại Giang, sau đó thông qua sông Đại Giang đổ về đầm Cầu Hai. Sông chính có chiều dài là 20km, diện tích lưu vực là 99km2, độ dốc bình quân lòng sông là 15m/km.
4. Sông Truồi
Sông Truồi bắt nguồn từ dãy núi Bạch Mã - Hải Vân nơi có độ cao tuyệt đối 820m, chảy theo hướng gần nam - bắc đổ vào đầm Cầu Hai và chảy ra biển ở cửa Tư Hiền. Sông Truồi có chiều dài dòng chính là 24km, diện tích lưu vực là 149km2, độ dốc bình quân lòng sông là 34,5m/km. Ở thượng lưu núi Diều Gà đã xây dựng hồ chứa nước Truồi có dung tích 50 triệu m3 nước phục vụ tưới ruộng và điều tiết nước vùng hạ lưu.
5. Sông Cầu Hai
Sông Cầu Hai bắt nguồn từ sườn bắc Bạch Mã - Hải Vân ở nơi độ cao khoảng 500m, có chiều dài dòng chính 10km, diện tích lưu vực 29km2 và độ dốc bình quân lòng sông trên 62m/km.
Hình 2.1. Bản đồ hành chính và mạng lưới sông chính tỉnh Thừa Thiên Huế (nguồn: https://gis.thuathienhue.gov.vn)
6. Sông Bù Lu
Sông Bù Lu bắt nguồn từ sườn bắc Bạch Mã - Hải Vân tại nơi có độ cao tuyệt đối khoảng 500m, chảy theo hướng gần nam tây nam - bắc đông bắc. Từ thượng nguồn có hai nhánh Thừa Lưu và Nước Ngọt. Đến cách cửa biển Cảnh Dương chừng 7km hai nhánh sông này hội lưu thành sông chính mang tên Bù Lu và chảy ra Biển Đông. Sông Bù Lu có chiều dài dòng chính 17km, diện tích lưu vực 118km2 và độ dốc bình quân lòng sông 58,8m/km (so với độ dốc lòng sông vùng đồi núi 129,4m/km).
7. Sông A Sáp
Sông A Sáp là phụ lưu cấp 2 của sông Sê Kông (Sê Kông là phụ lưu cấp 2 của sông Mê Kông). Sông A Sáp bắt nguồn từ dãy núi cao 1200m trên đỉnh Trường Sơn, tại biên giới Việt - Lào. Thượng nguồn sông A Sáp có tên Rào Lao, sông chảy theo hướng từ đông nam sang tây bắc, sau khi nhập lưu với sông Tà Rình dòng chảy chuyển hướng đông bắc - tây nam, khi chảy đến biên giới Việt - Lào có phụ lưu bên bờ phải là sông A Lin, sau đó theo nhánh sông Sê Sáp rồi chảy vào sông Sê Kông, một nhánh lớn của hệ thống sông Mê Kông trên lãnh thổ nước Lào.