К водоемам национального парка относятся реки Белая, Нугуш, Иргизла, Юмагузинское и Нугушское водохранилища, а также многочисленные ручьи, относящиеся к Волжскому водному бассейну. Основной водной артерией парка является река Белая (Агидель) – приток второго порядка р. Волги. Протяженность реки в пределах парка составляет около 110 км, из них 57 км приходятся на Юмагузинское водохранилище. Река Белая имеет ярко выраженный характер горной реки, рассекает на своем пути горные хребты и образует глубокие каньоны. Другой значительной водной артерией является река Нугуш – правый приток р. Белой. Она берет начало в Белорецком районе РБ и имеет длину 235 км. Нугуш протекает в северной части парка, в пределах территории имеет протяженность около 50 км. В весеннее время – это бурная и опасная река, в летнее время, в межень – труднопроходимая из-за многочисленных перекатов.

Ниже впадения ручья Камбляклы в реку Нугуш, на выходе из гор юго-восточнее хребта Баш-Алатау, построено Нугушское водохранилище. Оно расположено в западной части парка и представляет собой большое современное гидротехническое сооружение, которое образовалось в результате строительства плотины на реке Нугуш в 1967 г. Акватория водохранилища составляет 2500 га; протяженность от плотины до подпора – 25 км; общий объем – 400 млн. кубометров. Водохранилище питают реки Нугуш, Урюк и многочисленные подземные источники. Это не только излюбленное место отдыха жителей и гостей Башкортостана, но и производственный объект, предназначенный для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения промышленных районов и выработки электроэнергии. Оно является важным инструментом регулирования прохождения паводковых вод.

Юмагузинское водохранилище - самое молодое в республике. Его строительство было завершено в 2003 году. Основные задачи - паводковая защита и обеспечение устойчивой работы водозаборов на реке Белая ниже гидроузла, попутно гидроузел вырабатывает электроэнергию. Створ Юмагузинского водохранилища расположен в 476 км от г. Уфы вверх по реке Белой и в 364 км ниже г. Белорецка. Подпор от плотины гидроузла распространяется на расстояние 57 км. На Юмагузинской ГЭС установлено 3 гидроагрегата общей мощностью 45 МВт. Основные характеристики водохранилища (максимальные): глубина – 61 м, площадь зеркала – 3560 га; объем – 809 млн. кубометров; ширина – 900 м.

Множество ручьев протекает по национальному парку. Протяженность более 10 км имеют 14 из них, ещё 57 - менее длинные.

Очень интересными объектами являются исчезающие речки Сумган, Кутук, Юрмаш, Савка. В течение многих тысячелетий они проложили свой путь, образуя пещеры, карстовые туннели, мосты, останцы карстовой денудации, воронки, карстовые озера. Так образовались урочище Кутук-Сумган, естественный карстовый мост Куперля, многочисленные пещеры.

В склоне долины реки Куккуль, имеющем провальный характер, расположено карстовое озеро с одноимённым названием. Диаметр его чаши - 90 метров, глубина - более 20 метров. По наблюдениям последних лет вода в озере исчезает с периодичностью, равной примерно десяти годам, что связано с постоянным процессом карстообразования. Аналогичны по характеру озёра Кутук, Капчик (Заячье), Калмаш и Моховое.

В границах национального парка имеется ряд водоемов искусственного происхождения. Среди них следует отметить озера Тёплое и Холодное, Иштугановские карьеры.