Єдина велика річка — Сирдар'я, що протікає через центральну частину області з південного сходу на північний захід впродовж близько 1 тис. км, з сильно звивистим руслом, безліччю проток і рукавів і широкою заболоченою дельтою. Для захисту від паводків уздовж берегів річки побудовані греблі; у 1956 на річці Сирдар'я споруджена Кизил-Ординська гребля; у 1958 по руслу Жанадар'ї пропущені води річки для зрошування полів і обводнення пасовищ. Багато солоних озер (Жакси-Килиш, Камислибас, Арись і ін.); у озерах Купек і Тереськен — лікувальні грязі. На північному сході в межі Кизилординської області заходять пониззя річки Сарису.