Přirozenou osou území je řeka Lužnice. Pramení v  Rakousku, do  ČR vtéká nedaleko Českých Velenic, CHKO Třeboňsko protéká v  délce 75 km a  odvodňuje podstatnou část Třeboňské pánve. V  horní části až  po  rybník Rožmberk bohatě meandruje, je zde přes 500 starých slepých ramen a  trvale zvodnělých tůní. Právě voda z  řeky Lužnice napájí pomocí Zlaté stoky čerstvou vodou většinu rybníků v  okolí Třeboně.
Dalším relativně větším tokem je řeka Nežárka, vznikající soutokem Žirovnice a  Kamenice. Kaňonovitým údolím se prořezává z  východu do  Třeboňské pánve a  v  délce 34 km protéká severovýchodní částí CHKO až k  soutoku s  Lužnicí. Významnějšími přítoky Lužnice jsou Dračice a  Koštěnický potok. Oba pramení nedaleko od  sebe pod  Vysokým kamenem v  Novobystřické vrchovině. 
Vedle těchto přirozených toků je pro  Třeboňsko charakteristická nesmírně složitá síť umělých stok a  kanálů. Slouží k  vypouštění a  napájení rybníků, které jsou charakteristickým krajinným fenoménem oblasti a  základem tradičního třeboňského rybářství. Nejznámější umělé kanály jsou Nová řeka (13,5 km) a  Zlatá stoka (47 km).