Гидрографическая сеть Тамбовской области представлена реками, озёрами, болотами, прудами и водохранилищами.
Реки Тамбовской области расположены в бассейнах двух рек: Волги и Дона. Всего по территории области протекает 1400 рек и речек, из которых 1200 имеют длину менее 10 км . Общая длина всех рек Тамбовской области составляет 6800 км . Водосборная площадь бассейна р. Дон составляет 20,1 тыс. км2, р. Волги 14,2 тыс. км2. Основной (70.3%) сток рек приходится на весну. Согласно существующей классификации на территории области больших рек нет, только малые и средние.
Река Цна
Приток третьего порядка, бассейн р. Волга. Общая длина реки 446 км , из них более 300 км протекает по Тамбовской области. Река берет начало на юго-западе области, течет на север и уходит на территорию Рязанской области.
Река Карачан
Приток второго порядка, бассейн реки Дон. Река берет начало на территории Тамбовской области и уходит на территорию Воронежской области. Общая длина реки 95 км , из которых 20 км в Тамбовской области, 75 км в Воронежской области.
Река Ворона
Приток второго порядка, бассейн реки Дон. Начинается в Пензенской области, течет в Тамбовской области и уходит в Воронежскую область. Длина реки 454 км , из которых 216 км на территории Тамбовской области.
Река Савала (граница Тамбовской области и Воронежской области).
Приток второго порядка, бассейн р.Дон. Длина реки 285 км , из них в пределах Тамбовской области 119 км , остальная часть реки находится на территории Воронежской области.
Река Битюг
Приток первого порядка, левый приток реки Дон. Длина реки 379 км . На территории Тамбовской области длина реки составляет 99 км . Течет с востока на запад и уходит на территорию Воронежской области.
Река Воронеж
Приток первого порядка, левый приток реки Дон. В пределах Тамбовской области длина реки составляет 22 км . Река течет с востока на запад и уходит на территорию Липецкой области.
Река Матыра
Приток второго порядка, бассейн реки Дон. Длина реки 180 км . Длина реки в пределах Тамбовской области 120 км . Берет начало в пределах Тамбовской области и уходит на территорию Липецкой области.
Весеннее половодье на реках области по средне-многолетним наблюдениям начинается на юге в третьей декаде марта, а на севере – в первой декаде апреля. Уровень воды за 10-15 дней повышается на 4- 6 м . Объем стока с территории области 75 % обеспеченности составляет 4,1км ^3, 95 % - 1,49 км³. Прогнозные эксплутационные ресурсы подземных вод Тамбовской области 717 млн. м3 в год.
В 2008 году годовой сток основных рек с территории области, на которых ведет наблюдения Тамбовский областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, составил  2,721 км^з. В 2008 году сток основных рек уменьшился на 0,212 км^з по сравнению с 2007 годом.
Реки, длиной менее 10 км , к концу лета, как правило, пересыхают. Зимой они замерзают. Это происходит в конце ноября - начале декабря. Толщина льда составляет 50- 60 см , мелкие реки промерзают до дна. Большинство рек берут свое начало в пределах области и в своих верховьях немноговодны.

На территории Тамбовской области насчитывается около 300 озер, общей площадью 88,6 км2. Озёра невелики по размерам и располагаются на поймах, изредка на террасах рек и водоразделах. Крупные пойменные озёра находятся в долине р. Вороны. Озеро Рамза - крупнейшее в Тамбовской области (площадь 250 га , глубина до 2 м , около 60 лет назад была более 4 м ). Дно озера покрыто слоем чёрного жирного ила (сапропеля) с запахом сероводорода. В 1990 г . на Рамзе поселились белые лебеди, водяные курочки, несколько видов уток, Озеро богато рыбой. Ниже располагаются богатые рыбой озёра Кипец, Ильмень, Семерка. На дне озера Ильмень находится 40 -50 тыс. тонн сапропеля. Более мелкие озёра - старицы на р. Ворона - это Прорва, Лебяжье, Звериное, Курганское и др. В долине р. Цны также имеются небольшие озёра: Княжево, Чистое, Ореховое, Крутое, Тёплое и др. Часть цнинских озёр обмелела и они превратились в болота. Отдельные озёра достаточно глубоки и имеют сток в р. Цну. Так озеро Святовское у г. Тамбова имеет глубину 12 - 13 м . На террасах Цны цепочкой вытянулись озёра Чистое, Круглое, Берёзовое, Карасёво. Озеро Чистое объявлено памятником природы.

Болота занимают незначительную площадь на территории Тамбовской области. Они приурочены к долинам рек, верховые болота единичны. Значительная часть болот расположена в долине р. Цны. Болота, расположенные на пойме и надпойменных террасах, имеют грунтовое питание и являются истоками многих малых рек области. Многие болота превратились в торфяники, крупнейшее из них - Голдым, площадью свыше 1200 га . На крайнем западе области в междуречье Иловая - Становая ряса расположено до десятка сфагновых болот, площадью 6- 8 га каждое. Кошелевское болото в пойме р.Цны и Клюквенное в долине р. Вороны отнесены к памятникам природы Тамбовской области.

Кроме естественных поверхностных водных объектов на территории области имеются пруды и водохранилища в количестве 901 шт., с общим запасом воды при НПУ 534,5 млн. м3. Из них 764 пруда и 237 водохранилищ, в том числе 21 - рыбоводных. Они задерживают до 40% весеннего и до 80% ливневого стока балок и рек, на которых они построены. Крупнейшие водохранилища - это Тамбовское на р. Лесной Тамбов, Челнавское, Шушпанское, Кершинское, Ярославское. К искусственным сооружениям на водных объектах, частично регулирующим сток р. Цны относятся также 10 гидроузлов Цнинской шлюзованной системы, которые служат для водоснабжения промышленных предприятий городов Тамбова, Моршанска и Котовска, орошения земель и создания благоприятного водно-воздушного режима пойменных сельскохозяйственных угодий. Общий объем воды, зарегулированный гидроузлами, составляет 57,8 млн. м3.

Ведущую роль в экономическом развитии Тамбовской области играют подземные воды, использование которых для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения населения составляет практически 100% потребности.
По основным показателям качественного состава и видам использования подземные воды подразделяются на пресные и минеральные.
Территория Тамбовской области в гидрогеологическом отношении принадлежит двум артезианским бассейнам: основная часть – северо-западному крылу Приволжско-Хоперского и относительно небольшая – юго-восточной части Московского, представлена сложной системой водоносных горизонтов и комплексов: от четвертичного до елецкого, в различной степени взаимосвязанных как между собой, так и с поверхностными водами.
Пресные подземные воды широко эксплуатируются централизованными и ведомственными водозаборами, сетью одиночных скважин. Это основной источник хозяйственно-питьевого водоснабжения населения городов и сельских жителей.
Эксплуатационные запасы. В области разведано 84 участка месторождений пресных подземных вод с утвержденными запасами 1055,63 тыс. м3/сут, в том числе подготовленные к промышленному освоению – 846,18 тыс. м3/сут.
В 2008 году эксплуатировались 47 участков месторождений с общими запасами 602,78 тыс. м3/сут. (57,1% от суммарных запасов), из которых извлекалось 180,29 тыс. м3/сут., что составляет 30% от запасов освоенных месторождений и 17,1 % от всех утвержденных.
Месторождения подземных вод эксплуатируются на территориях 8 районов. Самое большое количество месторождений и участков подземных вод используется в Тамбовском районе-19, в Мичуринском-19, в остальных-1-2..
Водоотбор из водозаборов, работающих на неутвержденных запасах, составляет 93,61 тыс. м3/сут. или 34,2% от всей добычи. Сведения о запасах подземных вод и их использовании по целевому назначению представлены на рисунках.

Разведанные эксплуатационные запасы и использование подземных вод

Использование подземных вод. В Тамбовской области в 2008 году добыто в общем объеме 273,9 тыс. м3/сут. подземных вод. Сведения о динамике водоотбора представлены на рисунке

Основная часть подземных вод добывается из Приволжско-Хоперского артезианского бассейна (АБ), на долю Московского АБ приходится лишь 2 %.
Из 273,90 тыс. м³/сут.  использовано 228,59 тыс. м³/сут., в том числе:
- на хозпитьевые нужды – 192,62тыс. м³/сут. – (70,3 % от всего объема добычи);
- производственно-технические – 44,94 тыс. м³/сут. – (16,4 %);
- сельхозводоснабжение – 2,81тыс. м³/сут. – (1,0 %);
- орошение земель – 1,22 тыс. м³/сут. – (0,4 %);
- потери составили 25,31 тыс. м³/сут. – (9,2 %). .

Использование подземных вод по целевому назначению

В области разведано пять месторождений минеральных подземных вод с запасами 0,819 тыс. м3/сут., соответствующих ГОСТ 13273-88 и «Медико-биологическим требованиям и стандартным нормам качества продовольственного сырья и пищевых продуктов»  № 5061.

Запасы месторождений минеральных вод и их водоотбор

Добычу минеральной воды осуществляют в соответствии с лицензиями 5 предприятий:
1. МЛМПВ Тамбовское - ОАО «Тамбовкурорт»;
2. МЛМПВ Мичуринское, с.Донское - АООТ «Аква»;
3. МЛМПВ Тамбовское - ПК "Тамбовский";
4. МЛМПВ Котовское -  Санаторий-профилакторий «Лесная жемчужина»
5. МЛМПВ Сосновый Бор - Санаторий-профилакторий «Сосновый Бор»

Минеральные воды используются, в основном, в лечебных целях профилакториями и санаториями области.
Анализ режима скважин, пробуренных на минеральные подземные воды, показывает значительную величину эксплуатационных запасов, что позволяет организовать в любое время их дальнейшую разведку и эксплуатацию.