Высокие южные хребты и массив Табын-Богдо-Ола образуют региональный водораздел между внутренним бессточным Центрально-азиатским бассейном и бассейном Северного Ледовитого океана. Отсюда начинаются истоки многих рек Алтая, которые вместе с другими водотоками формируют реку Обь. Магистральные реки протекают к Западно-Сибирской равнине в северном и северо-западном направлениях. Они глубоко расчленяют поверхность, образуя узкие ущелья в высочайших горных хребтах, и формируют разветвленную гидрографическую сеть. Суммарная протяженность 20188 больших и малых рек, дренирующих территорию Горного Алтая, составляет 62555 км. На долю малых рек и водотоков длиной менее 10 км приходится 95% общего числа рек и 60% их суммарной длины.
Густота речной сети на территории неравномерна, что обусловлено разнообразием рельефа, климатическими условиями и различной инфильтрацией горных пород. В лесных ландшафтах среднегорья она гуще на западе и северо-востоке (0,7 - 0,8 км на 1 км2), меньше в полупустынных котловинах юго-востока, где выпадает мало осадков. Гуще речная сеть в высокогорных хребтах. Бурные ручьи и реки рождаются здесь от таяния вечных снегов и льдов. Густота рек заметно сокращается в местах распространения растворимых карбонатных пород. На севере и северо-западе количество рек, протекающих по известнякам, оказывается в 1,5 - 2 раза меньше, чем на кристаллических некарстующихся породах. Продольные профили рек имеют вогнутую форму. Они более круты у истоков, где падение русла составляет 20 - 130 м на каждый километр, в среднем течении до 3 - 20 м. Плавный, равнинный характер, потоки приобретают в нижних частях своего течения. Незначительный уклон имеет р. Чуя в верхнем течении, когда пересекает высокогорную Чуйскую степь. Покинув ее, река Чуя превращается в быстрый горный поток.
Годовой сток рек находится в определенной зависимости от количества выпадающих осадков и увеличивается с возрастанием высоты. Модуль стока высокогорных увлажненных районов Западного Алтая составляет 35 - 50 л/сек.км2. В предгорно-степной полосе и внутренних межгорных котловинах юга и юго-востока республики - 1 - 5 л/сек.км2). Максимальный сток формируется в период весеннего половодья. Наивысшие расходы на р. Катунь были отмечены в 1969 г. Модуль максимального стока в 2 - 3 раза превышал средний за все время наблюдений.
Реки Горного Алтая отличаются по характеру питания. Они формируют типично Алтайский режим, свойственный также для гор Тянь-Шаня и рек Дальнего Востока. Основная масса воды поступает от таяния снегов. Высокий уровень стояния вод на реках определяется неодновременным поступлением талых вод с разных высотных уровней гор. Весенне-летнее половодье регулируется водами интенсивно тающих ледников. Небольшие реки низкогорья и среднегорья, не связанные с ледниками, летом мелеют, уровень их временами повышается за счет выпадения частых дождей.
Зимой на реках Горного Алтая образуются наледи. Обширных размеров они достигают в межгорных котловинах - Чуйской, Курайской (площадью до 10 км2, при толщине льда 0,5 - 2 м), формируя ледяные бугры ("белеры"), располагающиеся рядами и отдельными холмами, высотой в 6 - 7 м и площадью 3 - 7 км2. В их образовании участвуют подмерзлотные воды местных долин.
Основная водная артерия Горного Алтая - Катунь (от алтайского слова "кадын", что означает "госпожа", "хозяйка"). Длина 688 км, площадь бассейна 30900 км2. Ее исток у южного склона горы Белухи, из ледника Геблера, двумя потоками.
Катунь принимает много притоков - Кокса, Мульта, Кураган, Кучерла, Аргут, Чуя, Урсул, Кадрин, Сумульта, Сема, Иша. Среднегодовой расход воды 640 м3/сек, что составляет почти треть расхода всех рек Алтая. В питании реки большую роль играют талые воды снегов и ледников.
Реки Горного Алтая имеют большое народнохозяйственное значение. Общая среднегодовая потенциальная мощность рек Горного Алтая оценивается в 10 млн кВт, из которых около 7 млн кВт приходится на реки Катунь и Бию.
Высока техническая возможность Катуни, обладающей значительной водностью, наличием суженных участков долины, сложенных кристаллическими породами. Среднегодовая мощность Катуни составляет 3,81 млн кВт, а по энергии - 33,4 млрд кВт.ч. Потенциальные энергетические ресурсы Катуни гораздо выше Иртыша и более чем в два раза превосходят реку Днепр.
На территории Горного Алтая насчитывается около 7 тысяч озер общей площадью более 600 км2. Преобладают малые озера.
Самым крупным водоемом является Телецкое озеро, расположенное на северо-востоке среди высоких горных хребтов на высоте 434 м над уровнем моря.
Телецкое озеро - "маленький Байкал" Сибири - одно из глубочайших озер России. Максимальная глубина - 325 м. Имеет руслообразную форму - ледниковый трог, заполненный водой. В плане озеро имеет коленообразную форму. Южная меридиональная часть - 50 км, северная - широтный участок - 28 км. На стыке этих частей поднимается подводный хребет имени С.Г.Лепневой.
Озеро проточное. В него впадает более 70 рек и речек. Основную массу воды (67%) приносит река Чулышман. Из него же вытекает единственная река - Бия.
На Телецком озере ветровой поток складывается из двух господствующих направлений: с юга на север - "Верховка" и противоположного - "Низовка".