Гідрологічною особливістю території Парку є те, що його водотоки належать до водозборів Балтійського та Чорного морів. Басейн річки Сян, що охоплює крайню західну частину Парку, належить до басейну Балтійського мора, а річки, що належать до сточища Стрия, належить до басейну Чорного моря. Через територію Парку проходить Головний європейський вододіл, що простягається від Ужоцького перевалу (околиці м. Сянки) у напрямку на пн-зх хребтами Бучок і Сянський, і далі на північ Парку, а поблизу с. Боберка в межах неіснуючого села Журавин (зараз – територія прикордонної застав) вододіл у пн-зх напрямку перетинає українсько-польський кордон.
Річка Сян є гірською річкою та належить до категорії середніх водотоків. Площа водозбору Сяну в межах України становить 2 500 км2 (загальна — 16 800 км2), довжина — 56 км (загальна — 447 км). Свій початок Сян бере на території РЛП «Надсянський» в околицях північних схилів Верховинського вододільного хребта з джерел поблизу урочища Ужок на висоті 930 м. Річка Сян проходить західною межею Парку в Сянському та Яблунському лісництвах і на цьому відтинку вона має статус транскордонної водойми (кордон України та Польщі).
Друга річка, яка приймає численні притоки з території Парку – це р. Стрий, яка є великою правобережною притокою р. Дністер. Водозбір річки займає 3060 км2, довжина — 232 км. Живлення річки змішане: дощове, снігове та підземне. Бере свій початок на південно-західному схилі Верховинського вододільного хребта (1,5 км південніше г. Станеща) на висоті 990 м. Біля витоків річка має вигляд гірського потоку шириною 30–50 см, глибиною 5–15 см (Рис. 3.2.1). Швидкість течії по довжині річки змінюється від 0,1 до 2,0 м/сек. Береги річки в гірській частині V-подібні, переважно круті й обривисті (Андрейчук, Крута, Пилипович, 2018; Пилипович. 2017).
До басейну р. Стрий у межах Парку належать такі водотоки: Яблунька, Писана, Сколабан, Ясен, Рощен (притоки Яблуньки), Яворівка (притока Стрия), Сигловий (притока Стрия), Гнила (притока Стрия), Шихливий (притока Гнилої), Либохора (притока Стрия), Довгий, Кругла (притоки Либохори), Фукальський або Матрониний (притока Либохори), Смочельська (притока Либохори), Раківці, Онилів (притока р. Раківці), Кривка (притока р. Гусна), витоки р. Стрий, Завадка (притока Стрия), Дживині (притока Стрия), Ріг (притока Стрия), Бітлянка (притока Стрия), Ігнатійський, Полянський (притоки Бітлянки), Попок (права притока Завадки), Красець (права притока Завадки), Багноватка (права притока Завадки), Фролич (права притока Завадки), Радицький потік (права притока Завадки), Лихач (права притока Завадки), Довжанка (ліва притока Завадки), Рибник Зубрицький (притока Рибника Майданського), Золотий потік, Ходоровець, Чорнусів (притоки Рибника Зубрицького). Звивистість потоків коливається в межах від 1,07 км/км (Ходоровець - притока Рибника Майданського) до 1,47 км/км (Радицький – притока Завадки). Падіння рік сягає 37 м (Смогельська – притока Либохори).
