El río Tajo junto con su afluente el río Tiétar constituyen las principales arterias fluviales del Parque, y se encuentran embalsadas por las presas de Torrejón-Tajo y Torrejón-Tiétar, construidas en pleno corazón del Parque y por la presa de Alcántara.

Destaca en el Parque la existencia de numerosos arroyos, afluentes de estos dos cursos de agua que conservan sus cauces en estado natural sin retención alguna, y que están sometidos a un marcado régimen estacional desapareciendo casi por completo durante el estiaje, en éstos destacar los arroyos de Barbaon, de Malvecino, de la Garganta, de la Vid, etc...