本県は、北西部の白根山、男体山、女峰山などの日光連山、北部に茶臼岳、朝日岳、那須岳などの那須連山により、太平洋側と日本海側の分水嶺を形成している。
本県の河川は那珂川、鬼怒川、渡良瀬川の３大河川を主軸に、県北西の山地部から南の平野部に流下している。
河川のほかにも、中禅寺湖、湯ノ湖、西ノ湖などの湖沼や鬼怒沼湿原、沼原湿原、戦場ヶ原湿原、小田代原、渡瀬遊水池などの湿原や多くのため池がある。
本県の年間降水量は1,507ｍｍであり、全国平均の1,700〜1,800ｍｍと比較して、やや小雨傾向にある。ただし、冬季を中心に降水量が多い北部の標高の高い地域では、2,000ｍｍ前後の多雨地帯となっている。
