那曲地区的水资源主要来源于地表水资源、地下水资源、冰川水资源和大气降水，水能蕴藏量十分丰富，地表水资源总量约540亿立方米，地下水资源总量约251亿立方米，冰川水资源总量约88亿立方米。那曲被称为江河源、中华水塔、高原水库。
地表水资源：那曲地区地表水属内流水系，主要来源于数百条长年不断流的河流和季节性流水的间歇河流，加上分布甚广的湖泊。长江、怒江、拉萨河、澜沧江等大江大河均发源于那曲或支流流经那曲，主要河流有：当曲、扎加藏布、甲岗藏布、索曲、下曲、本曲、巴青曲、益曲等。较大的湖泊有西藏第一大湖、高原四大名湖之一的纳木错，西藏第二大湖色林错，西藏第四大湖、西藏三大雍湖之一的当惹雍湖，还有奇林湖等较大的湖泊。全地区湖泊总面积达30,000多平方公里，占西藏湖泊总面积的81%。其中超过100平方公里的大型湖泊有11个，5平方公里以上的湖泊有121个。
那曲地区地表水资源中的主要水系有：
（1）东部外流区。包括巴青、索县、比如、嘉黎、聂荣、那曲的大部和安多的东部。外流区分属澜沧江、怒江和雅鲁藏布江水系。澜沧江水系：在巴青县境内东北部，属澜沧江支流解曲的发源地，并流入太平洋，受高原地貌的影响，在那曲境内的发源地谷宽、水缓、流量小。怒江水系：怒江水系支流较多，流域面积最大，包括巴青、索县、比如全部、那曲南部和安多东部，并流入印度洋。其中：那曲发源于安多东北的唐古拉山南麓，流经聂荣、比如交界处与下秋曲合称怒江。那曲上游流域属高原宽谷地区，水缓、量小、水清，下游水流较急，量较大，并有明显下切。索曲，发源于聂荣县境内，中游流经红色岩地区，水量大、侵蚀重、水质浊，在索县境内下切深，阶地发育。怒江干流流经比如、索县深山峡谷地带，河流比降大、水流快、水量大、水质较浊、河谷地貌发育完全，河流往往切入基岩，基座阶地发育。雅鲁藏布水系：包括支流拉萨河源地和易贡藏布源地，流域面积不大。拉萨河源头地区谷宽、水浅、水清、水文稳定；易贡藏布上游呈扇状水系，下游流水比降大、水急、水能资源丰富。
（2）西部内流区。包括那曲西部、安多大部和班戈、申扎、尼玛、双湖全部。受构造影响形成众多的高原内陆湖盆，水系以湖泊为归宿，自成水系，较大水系包括：色林错水系，是西藏最大的内流水系，流域内有许多河流、湖泊串通，组成一个内流水系。色林错是西藏第二大湖，湖面海拔4,300米，面积1,640平方公里。较大的湖泊还有格仁错、吴如错、错鄂、仁错等；主要河流有扎加藏布、扎根藏布、波曲藏布和阿里藏布。其中以扎加藏布最长，为西藏最长的内流河，河长409公里，流域面积148,500平方公里。纳木错水系，该水系河流较多，但均不长，主要有波曲、昂曲、亚曲等，昂曲最长也仅有188公里，因有冰雪补给，水量较稳定。纳木错湖面海拔4,718米，面积1,920平方公里，是西藏第一大湖，流域面积为10，610平方公里。当惹雍错水系，这一水系内仅有当惹雍错一个大湖，主要河流有达果藏布和卜赛藏布。当惹雍错湖面海拔4,532米，面积835平方公里，为西藏第四大湖。西部内流诸水系矿化程度都较高，大多不能用于草地灌溉和人畜饮用，仅有少量淡水湖可以利用。因此，这一区域人畜饮水资源缺乏。尤其是双湖以北的广大地区，因缺乏足够的人畜饮水，大面积的高寒草原草地不能有效利用。
地下水资源：那曲地区的地下水资源极为丰富，总量约251亿立方米。主要来源于部分高山山麓的洪积扇缘溢水带，水质好，矿化度小于0.1克/升，属碳酸型淡水，但冬季水量骤减以致断流。还有流时较小，矿化度不一的裂隙泉。那曲地区的地下水资源冬季在泉口附近结成巨大的冰体，成为天然的固体冰库，暖季消融时成为可贵的水源，既补充了该时期河水径流量，又可供人畜饮用。
冰川水资源：那曲地区的冰川资源面积约0.68万平方公里，冰川水资源总量约88亿立方米，分为大陆型冰川和海洋型冰川两大类，均为内流水系。冰川融水是那曲地区河流湖泊的重要补给水源。