Dalam sistem hidrologi, kawasan Taman Nasional Way Kambas termasuk kedalam sub DAS Kambas-Jepara. Sungai-sungai yang terdapat di dalam kawasan dan sekitarnya umumnya beraliran lambat, hal tersebut dimungkinkan karena adanya perbedaan ketinggian antara muka laut dengan daratan yang cukup rendah. Sebagaimana daerah-daerah lain di wilayah sepanjang pantai timur pulau Sumatera, kawasan ini juga banyak terdapat rawa-rawa.
Berdasarkan perhitungan dari Badan Pertanahan Nasional (BPN) Pusat melalui perhitungan citra landsat, diketahui bahwa badan air (sungai, rawa-rawa yang secara rutin tergenang air) yang berada di TN Way Kambas ± 4500 ha.
Secara garis besar Taman Nasional Way Kambas mempunyai 3 (tiga) sub kelompok sungai besar yang semua alirannya bermuara di pantai laut Jawa yang berada di bagian timur kawasan.
Sebelah selatan, terdapat kelompok sungai atau anak sungai dalam kawasan yang arah aliran airnya bergabung dengan sungai Penet. Disamping itu, sungai tersebut juga menjadi muara bagi sungai kecil yang berasal dari luar kawasan sehingga secara umum kondisi airnya keruh. Sungai Way Penet merupakan batas alam sebelah selatan.
Bagian tengah.
Pada bagian ini sungai utamanya adalah Way Kanan dan Wako. Beberapa cabang sungai yang bergabung dengan sungai Way Kanan antara lain Way Negara Batin, Way Areng. Kondisi airnya cukup jernih, hal tersebut dimungkinkan karena sebagian besar hulunya berasal dari kawasan hutan yang rendah erosi dan relatif tidak tercemar.
Bagian Utara serta kelompok sungai yang alirannya bergabung dengan sungai Pegadungan yang berada disebelah utara kawasan. Sungai Pegadungan adalah sungai terpanjang yang berbatasan dengan wilayah TN Way Kambas. Kondisi aliran sungai ini cukup keruh karena airnya sebagian berasal dari daerah luar yang mempunyai tingkat erosi relatif lebih tinggi.
