南阳跨长江、淮河、黄河三大流域，是南水北调中线工程渠首所在地和核心水源区、淮河发源地。全市多年平均降水量830.3毫米，水资源总量69.35亿立方米（其中地表水资源量60.46亿立方米，地下水不重复量8.885亿立方米），位居全省前列。全市范围内，长江流域面积23782平方公里，约占全市总面积的89.7%，覆盖各县市区的全部或部分地区；淮河流域面积2727平方公里，约占全市总面积的10.29%，分布在桐柏、方城、南召部分地区；黄河流域面积极少。长江流域（汉江流域）中，可分为白河水系、唐河水系、丹江水系，加之淮河水系，形成了全市“四大水系”的基本布局。
全市流域面积30平方公里以上河流266条，总长9862公里，其中流域面积1万平方公里以上河流3条（白河、丹江、淮河），流域面积1千平方公里以上河流14条；河道五级以上堤防938.41公里；
注册登记水库517，总库容26亿立方米，其中大型2座（鸭河口、赵湾）、中型26座、小型489座；
全市现有大中型灌区36处，其中大型3处，中型33处，设计灌溉面积544万亩，有效灌溉面积393万亩。
治理水土流失面积8781平方公里，截至2024年底全市水土保持率达到88.11％。