Los cursos de agua de esta zona son de tipo andino y costero. El sector norte está dominado por tres ríos que desembocan en el mar, es decir, son exorreicos.
– Río Petorca: tiene una longitud de 120 km y una hoya hidrográfica de 1.960 km² con un caudal estimado de 2 m3/s. Nace en la localidad de Chincolco y desemboca, tras recorrer 72 km, en el mar, al sur de la pequeña caleta Pichicuy (a 54 km al noroeste de la ciudad de La Ligua).
– Río Ligua: tiene un desarrollo longitudinal de unos 110 km, una hoya hidrográfica de 2.100 km² y un caudal medio de 3,4 m3/s. Se forma cerca del pueblo de Cabildo, de la confluencia del río Alicahue y el estero cajón de los Ángeles. Su caudal recorre 44 km hasta desembocar en la misma zona que el río Petorca.
– Río Aconcagua: con una hoya hidrográfica de 7.640 km², nace en la zona andina de la unión de los ríos Juncal y Colorado. Este último entrega sus aguas por el norte, cerca de Resguardo.
Fuera del área cordillerana, recibe por el norte las aguas del río Putaendo y el aporte de varios esteros como el Riecillo, Vilcuya, Pocuro, Quilpué, Catemu, Los Loros, El Cobre, San Isidro y Limache.
Recorre 142 km hasta desembocar en el mar, al norte de la ciudad de Concón.
En el área sur, tras la desaparición de los valles transversales, abundan esteros originados en la cordillera de la Costa. Entre los que destacan el Marga Marga, cuyo recorrido atraviesa la ciudad de Viña del Mar; el Casablanca, que desemboca a la altura de Tunquén; el San Jerónimo, que llega hasta Algarrobo, y el Yali, cuyo curso termina en una albufera, a 15 km al sur de Santo Domingo.
Otros cursos fluviales
Existen dos cursos de agua, los que si bien no recorren toda esta zona tienen su curso inferior y sus respectivas desembocaduras en la Región de Valparaíso. Estos son el río Maipo (desemboca en la localidad de Llolleo, provincia de San Antonio) y el río Rapel, cuya hoya hidrográfica recorre en su tramo final el límite sur de la región.
Además, en esta zona existe un embalse artificial conocido como lago Peñuelas. Está ubicado a 30 km del puerto de Valparaíso y solo se abastece de aguas lluvias.
