Гидрографическая сеть относится к бассейну Карского моря. Река Пышма является притоком пятого порядка реки Обь (Пышма — Тура — Тобол — Иртыш — Обь). 

В гидрогеологическом  отношении территория расположена в пределах Тобольского артезианского бассейна.  Гидросеть образована рекой Пышмой с мелкими притоками (р.Камышенка, р.Мезенка, р.Каменка и др), входящей в бассейн р.Туры. Русло реки Пышмы умеренно извилистое, шириной от 5 до 40 метров. Река спокойная, скорость течения около 0,3 м/с.

В северо-западной части территории расположено крупное Белоярское водохранилище, площадью 37,1 кв.км, сооруженное в 1960 году на реке Пышме для обеспечения энергоблоков Белоярской АЭС циркуляционной и технической водой. Объем водохранилища при нормальных погодных условиях 265,0 млн.куб.м, площадь зеркала 38,6 кв.км.