Тувинская котловина, со склонами ограждающих ее со всех сторон высоких горных хребтов, образует обособленную единую гидрографическую область с центростремительным расположением речной сети. Воды сложно разветвленных речных систем собираются посредством немногих крупных рек в один поток - Енисей, пересекающий узким ущельем Западный Саян. Хребет Танну-Ола отделяет богатую водами Тувинскую котловину от внутренних бессточных бассейнов северо-западной Монголии, к которым относится Убсунурская котловина, где реки впадают в изолированные озера. Такова река Тес-Хем, впадающая в бессточное озеро Убсу-Нур. Для Республики Тыва характерно общее центростремительное расположение гидрографической сети. Воды сложно разветвленных речных систем собираются посредством немногих крупных рек в один могучий поток - Енисей, прорезающий узким ущельем Западный Саян.
Территория республики хорошо и довольно равномерно орошена многочисленными притоками основных составляющих реки Енисей - рек Бий-Хема, Каа-Хема, Улуг-Хема и Хемчика. Первый, в свою очередь, образуется слиянием двух рек - Бий-Хема и Каа-Хема. Верхние ответвления системы реки Енисей начинаются высоко в горах, окружающих Тувинскую котловину, и текут в узких, глубоких долинах. Они носят характер типичных горных рек с большим и неравномерным падением, значительной скоростью течения, каменистым и галечниковым ложем, обилием шивер и порогов. Реки, текущие с более низких горных хребтов (Уюк, Бурен), по высоко поднятым плато, часто среди холмистого моренного ландшафта с множеством озер (Бий-Хем) или по дну широких долин (Улуг-Хем, Хемчик), имеют более пологое падение, медленное течение, разделяются на извилистые протоки, образующие многочисленные низкие острова и староречия, некоторые долины имеют ряд широких террас. Реки равнинного типа образуют в узких ущельях со скалистыми склонами преграждающих им путь хребтов пороги; таковы Хутинский порог и Бегрединский "кривун" на Бий-Хеме. Некоторые степные участки Тувинской котловины, например, между реками Элегест и Бурен бессточны и не орошаются реками или маловодные речки теряют жарким летом воду в нижнем течении.
Реки в течение теплого периода года многоводны. Наибольшую массу вод Верхний Енисей получает в районах истоков рек Бий-Хем и Каа-Хем, где в горах наиболее обильны дожди и мощный снежный покров. Вода от дождей и медленно тающих снегов в условиях лесистой горной местности задерживается и, постепенно, поступая в реки, долго поддерживает их высокий уровень. В этих районах расположено много ледниковых озер, которые, отдавая свои воды рекам, тоже регулируют их сток. Хемчик, орошающий меньший по площади, жаркий и сухой район республики, дает меньшие запасы водной массы: его расход почти в пять раз меньше, чем Улуг-Хема. Общий расход рек Тувы, Енисея при входе его в ущелье в Саяне, достигает более 1100 куб. м/сек. Высокий уровень в реках наблюдается поздней весной и в первой половине лета в результате одновременного таяния горных снегов и выпадения дождей. Малая вода в реках - ранней весной и осенью. Реки, берущие начало из регулирующих их сток озер, имеют более однообразный уровень (Алаш, Хемчик). Вскрытие Улуг-Хема происходит во второй половине апреля, в начале мая вскрывается Бий-Хем. Вследствие заторов льда в узких долинах или на крутых поворотах рек вода поднимается на очень большую высоту. Вода в Улуг-Хеме достигает наибольшего уровня в первой половине июня. Зимой, в результате низких температур, многие мелководные речки промерзают до дна, лед на более крупных реках достигает значительной толщины, часто на них образуются наледи. В октябре происходит полный ледостав.
Многочисленные озера Республики Тыва разнообразны по величине, гипсометрическому положению, происхождению, режиму, химическому составу и связям с речными системами. Имеются крупные одиночные озера как Тере-Холь, Хиндиктиг-Холь или Кара-Холь и другие, целые озерные системы из множества озер на северо-востоке республики и большое количество мелких озер. По своему происхождению озера республики делятся на две группы: 1) озера, связанные с древним оледенением и расположенные в горных районах, и 2) изолированные озера в неглубоких понижениях на дне степных котловин. Ледниковые озера делятся на каровые, (наиболее многочислены на склонах Шапшальского хребта и Западного Саяна), озера донной морены, как Хиндиктиг-Холь на юго-западе (на высоте 2280 метров), Сут-Холь на Алашском плато и Азас на Хамсара-Азасском плато, и моренно-подпрудные на дне древних ледниковых долин (Кара-Холь на северо-западе Тувы). В Республике Тыва расположено много изолированных степных озер. Наиболее крупными являются пресные озера: Чагытай у северного подножия Танну-Ола, Торе-Холь в Убсунурской котловине и соленое озеро Убсу-Нур. Более характерны небольшие различной степени засоленности озера как Чедер, Дус-Холь и Хадын.