海北州水资源总量为49.5567亿m³。其中,黄河流域23.3081 亿m³,西北诸河 26.2486亿m³。地表水资源量47.1423亿m3，地下水资源量为24.9145亿m3，地下水与地表水不重复量2.4144亿m3。多年平均入境水量2.56亿m3，出境水量43.82亿m3。海北州入境水量 2.56 亿 m3，为黄河流域从海西州天峻县入境水量。海北州出境水量 43.82 亿 m3。其中黄河流域出境水量25.61亿m3，西南诸河出境水量18.21亿m3。
海北州是“三河一湖”即青海湖和黄河一级支流湟水河、二级支流大通河、西北地区第二大内陆河黑河的发源地和水源涵养地，被誉为“西部小水塔”，境内共有三大水系：即黄河水系、祁连山内陆水系、青海湖内陆水系，境内共有大小河流265条、水库16座、湖泊12个。
青海湖是中国第一大咸水湖，位于州境内西南部，湖面形似一片硕大的白杨树叶，海面海拔3196.59米，东西最长约106公里，南北最宽约65公里，最大湖深31.4米，蓄水量约904.2亿m³。青海湖总面积4625平方公里，其中海北占47%，约2174平方公里；青海湖周长360公里，其中海北占190.5公里；岸线总长410公里，其中海北占217公里。青海湖四周河流每年注入青海湖的水量为22.06亿立方米。其中，从海北境内注入青海湖的入湖流量为18.77亿立方米，约占85.09%。
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