Los ríos de la provincia del Chubut pertenecen a distintas pendientes: del océano Atlántico (Chubut, Chico); del océano Pacífico (Puelo, Carrenleufú) y de desagüe endorreico (Senguerr). Presentan un doble régimen, alimentados por las lluvias invernales y las aguas de los deshielos que se producen en sus nacientes.
Los ríos más importantes son los que, originados en la zona cordillerana, luego de atravesar la meseta patagónica, echan sus aguas en el mar Argentino. El río Chubut se origina en el Sudoeste de la provincia de Río Negro, en el Cerro Carreras y luego de un recorrido de 810 km, desagua en la bahía Engaño; sus principales afluentes son el Tecka-Gualjaina en su curso superior, y el Chico en el inferior.
El río Chico nace en la zona de bañados contigua al lago Colhué Huapi, y luego de recorrer algo más de 330 km, se une al Chubut. Unos 15 kilómetros después de la confluencia de ambos ríos y sobre el Chubut, se ha construído el Embalse Florentino Ameghino, que abastece en más de un 70 % las necesidades de energía eléctrica de la provincia.
El río Senguerr tiene sus nacientes en los lagos La Plata y Fontana, recibe los aportes del río Mayo y del arroyo Genoa, y desagua mediante varios brazos en los lagos Musters y Colhué Huapi.
Desde el límite con la provincia de Río Negro hasta algo más al Sur de los 44° S, se presentan varios ríos que, naciendo en la ladera oriental de los Andes Patagónicos, vierten sus aguas al océano Pacífico; como los ríos: Puelo, emisario del lago del mismo nombre; Carrenleufú, emisario del lago Grl. Vintter; Futaleufú, emisario del lago Situación y el Pico.
Estos ríos de vertiente al océano Pacífico, si bien son cortos, presentan características favorables para su aprovechamiento hidroeléctrico, como lo demuestra la formación del lago Amutui Quimei sobre el río Futaleufú, por los efectos de la instalación de la presa donde se encuentra la central hidroeléctrica habilitada en 1978, que abastece de energía fundamentalmente a la planta de aluminio instalada en Puerto Madryn, mediante una línea tendida a lo largo de 550 km.
Como toda la región andino patagónica, el sector occidental de la provincia ha sufrido los efectos de la glaciación del cuartario, que ha dejado como relictos, numerosos lagos entre los que se cuentan: Puelo, Epuyén, Cholila, Menéndez, Futalaufquen, Grl. Vintter, La Plata y otros.
En el sector deprimido de Sarmiento, se ubican dos lagos de origen tectónico y excavación eólica: el Musters y el Colhué Huapi, de 434 km² y 803 km², respectivamente. De aquí parte el acueducto que provee de agua a Comodoro Rivadavia.
Otro acueducto que reemplazará al actual, pero que además proveerá de agua potable a la provincia de Santa Cruz, se comenzó a construir en 1995 y se estima concluirlo a fines de 1999. Las tuberías, que nacen en el seno del lago Musters, recorrerán 253 kilómetros sobre territorio chubutense y santacruceño y abastecerán de agua potable a las ciudades de Sarmiento, Comodoro Rivadavia, Caleta Olivia, Rada Tilly y zonas vecinas.
Por otra parte, existe un proyecto binacional, que contempla la construcción de represas hidroeléctricas y esclusas para la navegación a través de la cordillera de los Andes, desde el lago Puelo, pasando por el río homónimo, el lago Tagua y desembocar en el océano Pacífico, en el estuario Reloncaví, en Chile. Este megaproyecto fue ideado por el Centro de Investigación y Extensión Forestal Andino Patagónico, creado en 1988, que funciona en Esquel y es resultado de un emprendimiento de integración promovido por las provincias del Chubut, de Río Negro, del Neuquén y de Tierra del Fuego, la Universidad Nacional de la Patagonia, del Comahue y de la Secretaría de Recursos Naturales y Ambiente Humano. Participan como miembros adherentes la provincia de Santa Cruz, el INTA, la Conadepa, el Conicet y la Administración de Parques Nacionales.