Река Хопер - второй по величине приток Дона. Исток реки находится вблизи с. Кучки Пензенской области из 12 родников, вытекающих из трещиноватых песчаников в верховьях степной балки. Исток р. Хопер является памятником природы областного значения. От истока в соответствии с уклоном местности река течет на юго-запад. Река имеет протяженность от истока до устья 979 км, из которых на Пензенскую область приходится 185 км. Общая водосборная площадь реки составляет 61100 км2, в пределах рассматриваемого региона 8960 км2. В верхнем и нижнем течении река протекает в пределах западной части сильно расчлененной Приволжской возвышенности. В среднем течении река пересекает Окско-Донскую равнину, огибая Калачскую возвышенность. Впадает Хопер в р. Дон на 887 км от устья. Верховье реки и большая часть среднего течения находятся в лесостепной природной зоне, нижняя часть бассейна - в степной зоне.
В верхней части бассейна долина реки хорошо выражена и имеет асимметричную форму: правый склон высокий (100 - 150 м) и крутой, левый - пологий с серией надпойменных террас. По берегам реки почти до устья встречаются выходы мела и известняка. Уклон реки изменяется от 3,3 в верхнем течении, до 0,03 - в нижнем. Ширина долины увеличивается от 2 до 8 км в среднем течении реки и до 10 - 20 км - в нижнем. На обширной и местами заболоченной пойме много стариц, протоков. Русло реки очень извилистое. Ширина русла в среднем течении изменяется от 20 до 35 м, а ниже устья р. Вороны - возрастает до 50 - 60 м. В нижнем течении ширина русла достигает 200 м (с глубинами до 8 м), в русле реки много песчаных перекатов.
Среднемноголетний расход воды равен 146 м3/с (объем стока воды 4,608 км3/год, слой стока 75 мм). Питание реки смешанное, преимущественно снеговое. Хопер относится к рекам с восточноевропейским типом водного режима. Половодье формируется со второй половины марта до начала июня, с подъемом уровней до 5 - 6 м и увеличением расходов воды до 2700 м3/с. Продолжительная глубокая межень часто прерывается невысокими осенними дождевыми паводками. В межень расходы воды уменьшаются до 20 - 35 м3/с. За весенний период проходит 82% годового стока реки, летом и осенью - 14%, зимой - 4%. Река замерзает в декабре. Ледяной покров сохраняется до конца марта - начала апреля. В отдельные годы ледостав неустойчив. Качество воды в реке соответствует умеренно загрязненным водотокам. Река Хопер используются для питьевого водоснабжения. В реку ежегодно поступает около 6 млн м3 сточных вод. В водах реки обитает рыба таких видов как язь, судак, чехонь, сом, щука, окунь, лещ, карась, стерлядь, налим, уклейка, пескарь, жерех.
Река Ворона является притоком р. Хопер и впадает в него за пределами Пензенской области. Река берет начало на склонах Керенско-Чембарской возвышенности. Длина реки 454 км, площадь бассейна 13,2 тыс. км2, в пределах Пензенской области 94 км и 3934 км2 соответственно. Средняя высота бассейна составляет 170 м. Территория бассейна занята лесами (дубравами, сосняками, ветляниками). По низкому левобережью распространена лещина, ольшаник и тополиные леса. Река имеет 13 притоков. Ворона и ее притоки дренируют породы, сложенные древними речными и ледниковыми отложениями. По террасам, на коренном склоне и по берегам реки преобладают пески, встречаются выходы глин. Долина реки глубоко врезана, местами каньонообразна. Левый склон крутой 120 - 150 м высотой, с сильно развитой овражно-балочной сетью, правый пологий. Русло практически везде извилистое, с чередованием плесов (ширина до 80 м, глубина до 5 - 10 м) и перекатов (ширина русла 5 - 10 м, глубина 0,5 - 1 м). Питание преимущественно снеговое. В последнее время постепенно возрастает доля дождевого питания. Река имеет восточноевропейский тип водного режима, весеннее половодье и паводки в летне-осенний период. Ледяной покров обычно устанавливается в декабре. Вскрытие реки происходит в первой декаде апреля. Качество воды в реке хорошее.
В заводях вдоль реки обитает большое количество бобров и выхухоль. Река используется для организации туристических сплавов. На берегах реки находится множество стоянок, курганов, городищ и других артефактов из жизни людей различных эпох и культур, начиная с позднего палеолита. В Вороне водятся язь, голавль, жерех, щука, судак, стерлядь.
Озера в Пензенской области немногочисленны и представлены старицами, формирование и образование которых связано с тем, что речное русло образует излучины или меандры. Они возникают в результате боковой эрозии, направляющей водный поток от одного берега к другому. Всего озер насчитывается 240 с общей площадью зеркала воды 1700 га и объемом 20,3 млн. м3 (озера с площадью поверхности менее одного гектара учету не подлежат). В основном озера распространены в поймах таких рек как Сура, Мокша, Хопер, Пенза. Верховых и надпойменных озер в области всего 16 с общим объемом воды 1,8 млн. м3.
Все озера области относятся к мелководным, их средняя глубина определена в 1,14 м. По площади все пойменные озера являются малыми. Объем воды в подобных озерах колеблется от 4,6 тыс. м3 до 1,4 млн м3. Источником питания озер на 70 - 80% являются дождевые и талые воды и лишь 20 - 30% озер получают грунтовое питание. Как правило, водой они наполняются весной, а летом их размеры зависят от количества осадков. В зимнее время озера уменьшаются и замерзают. Замерзающие озера зимой обедняются кислородом, что иногда приводит к массовой гибели рыб. Крупнейшим озером является Бобровское, расположенное в Кузнецком районе Пензенской области.
Озера подразделяются на бессточные - 169 шт., сточные - 52 шт., проточные - 19 шт. Подавляющее большинство озер (более 90%) по биологической классификации относится к эвтрофным и мезотрофным, с мало- и среднемощными органоминеральными донными отложениями, чистой водой, хорошо развитой флорой и фауной, достаточным содержанием кислорода в воде.
Основная часть болот расположена в водоохранных зонах и прибрежных полосах малых рек. Запасы воды в них незначительны. 382 торфяных болота области занимают площадь около 7,5 тыс. га и содержат около 30 млн. тонн торфа. Болота небольшие, только одно имеет площадь 22 га и 206 болот - от 1 до 10 га.
В Пензенской области имеется 839 водохранилищ, прудов и водоемов с площадью зеркала воды каждого более 2 га. Объем зарегулированного ими стока составляет 1,1 км3, а общая площадь зеркала воды 26749 га. Крупнейшими из них являются Пензенское водохранилище на реке Суре объемом 0,56 км3 и Вадинское водохранилище - 21,4 млн. м3 (со времени ввода в эксплуатацию используется объем 12,0 млн. м3). В Пензенской области большое количество прудов, которые образовываются в балках и оврагах, на мелких реках.
Водоемы Пензенской области, к сожалению, в течение многих лет подвергались загрязнениям, что не могло не сказаться на качестве воды. К наиболее характерным загрязняющим веществам, найденным в водоемах региона, относятся легкоокисляемые органические вещества, железо общее, соединения меди, марганец, азот нитритный и фенолы. Особенно опасно для животного мира загрязнение природных вод токсическими веществами, нефтью и нефтепродуктами, что может привести к их массовой гибели.
Несмотря на многочисленные отрицательные последствия разливов рек и наводнений для животного мира, затопление территорий далеко не всегда приводит к снижению разнообразия и продуктивности. Для жизнедеятельности биоценозов большое значение имеет периодичность разлива, поскольку они напрямую связаны с циклами развития животных. Например, водяная крыса чутко реагирует на изменение водности угодий, что проявляется в резких колебаниях ее численности. Иногда паводки благоприятно сказываются на отдельных видах водоплавающих птиц и животных. В качестве положительного влияния паводков можно отметить также и высокую эффективность нереста рыб.