水系是指由河流的干流和各級支流以及流域內湖泊、沼澤或地下暗河形成彼此相連的集合體，又為河系。它包括流域內河流的干流和全部支流以及人工水道、水庫、湖泊、沼澤和暗流等。河流是由一定區域內的地表水和地下水所補給，經常性或間歇性沿著狹長凹地流動的水流。直接匯入海洋或流入內陸湖泊的河流稱為干流。它匯集流域全部面積上的地表水和淺層地下水。直接匯入干流的河流稱一級支流。匯入一級支流的河流稱二級支流。余類推。如直接入海的黃河為干流。流入黃河的渭河為黃河的一級支流。匯入渭河的涇河為二級支流。水系的名稱一般是用干流的河名或以注入的湖泊、海洋名命名，如長江水系、太湖水系、太平洋水系等。
根據水系的干支流在平面上的分布形式可分為五類。①樹枝狀水系:整個水系干支流的分布形狀如同一棵枝椏繁茂的大樹，干流接納兩側眾多的大小支流，如閩江水系。②扇狀水系:干流下游較短的河段內，相繼接納較多的主要支流，全水系在平面上如同一把平展的扇子，干流下游河段水量增加較快，常易形成峰高量大的洪水災害，如海河水系。③羽狀水系:干流兩岸分布著大小相近的較短支流，形似羽毛狀，如錢塘江水系。④平行狀水系：水系的主要支流的流向大致相互平行，或主要支流先與干流平行再匯入干流下游，如淮河水系。⑤混合狀水系。較大水系因其幅員廣闊，地形、地質復雜，水系內各河流的分布形態也復雜多樣，常為上述各種水系狀態組合而成。長江水系的上游金沙江、雅礱江、大渡河為平行狀，嘉陵江為扇狀，漢江為羽毛狀，湘江、贛江為樹枝狀等，這些不同類型的干支流分布，使長江成為混合狀水系。
用以描述水系性態的特征值如下。①河長：為自河源沿河流中泓線至河口的距離，是確定河流比降、估算航程和河槽匯流時間等的主要參數。②落差：為河段上下斷面間的垂直高差，是決定河流水能資源、航道設計等的主要參數之一。③比降：為河段落差與相應河段長度的比值，可全河計算，也可分段計算。④彎曲系數:為河段實際長度與河段兩端點間直線距離的比值，是影響河流水力特性的因素之一。⑤河網密度：即河流某斷面以上流域內單位面積上的河流長度。河網密度表示水系發育和河流分布疏密的程度。⑥分汊系數：開始有分流汊河處以下的干流和各汊流的河道總長與分汊以下的干流河長的比值。分汊系數越大，表示該河段汊流越多，水流越分散，泥沙越易淤積，河床越不穩定。⑦河網發展系數：某級支流的總河長與干流河長之比值稱為該級河網發展系數。系數越大，表明支流長度超過干流長度越多，因此河網對徑流的調節作用越大。⑧河網不均勻系數：為左岸支流總長與右岸支流總長之比值，說明干流兩岸河網不對稱程度。
水系特征值是整治和開發河流的重要參數，也是研究河流運動、分析水文變化規律的重要依據。