По территории Алтайского края протекает 17085 рек общей протяженностью более 51 тыс. км. Реки края относятся к системе р. Обь и Обь-Иртышского междуречья. Среднемноголетний поверхностный сток рек составляет 55,1 куб. км/год. В бассейне реки Оби, занимающей 70% территории, формируется 54,5 куб. км стока. В бессточной области Обь-Иртышского междуречья (30% территории) формируется только 0,5 куб. км стока. Среднегодовой сток воды, поступающей на территорию Алтайского края с граничащих территорий, составляет 34,2 куб. км.
Наиболее крупным искусственным водным объектом Алтайского края является Гилевское водохранилище на р. Алей. Его емкость составляет 471 млн куб. м. Плотина протяженностью 2760 м создает водоем с площадью зеркала 59,5 кв. км. Водохранилище предназначено для обеспечения устойчивого водоснабжения Рубцовского промузла, хозяйственно-бытового водоснабжения городов и сел, расположенных вблизи р. Алей, а также для орошения земель Алейской оросительной системы. Склюихинское водохранилище является вторым по величине и предназначено для обеспечения водой г. Рубцовска в период весенне-летнего паводка р. Алей, летнюю и зимнюю межень. Проектная емкость водохранилища составляет 36,8 млн куб. м, максимальный напор - 11,5 м, длина дамбы - 6,5 км.
В Алтайском крае количество озер превышает 11 тыс., из них свыше 230 имеют площадь более 1 кв. км. Наиболее крупные озера находятся в степной зоне края: оз. Кулундинское (728 кв. км), оз. Кучукское (181 кв. км), оз. Горькое в Романовском районе (140 кв. км), оз. Большое Топольное (76,6 кв. км), оз. Большое Яровое (66,7 кв. км).
Суммарные эксплуатационные запасы подземных вод оцениваются в количестве 11635 тыс. куб. м/сут. Разведано 197 месторождений подземных вод с запасами 2366,33 тыс. куб. м/сут. Запасы лечебных и лечебно-столовых минеральных подземных вод разведаны и утверждены по 4 месторождениям в объеме 2,46 тыс. куб. м/сут.