Территория области орошается реками бассейна Дона. Истоки Дона лежат в Тульской области. Несмотря на большую длину (1870 километров) и обширную площадь бассейна, Дон даже в среднем течении немноговоден.
Кроме Дона в области пять рек, которые имеют протяженность свыше 200 километров, и 227 рек протяженностью от 10 до 200 километров. Слева в Дон впадают Воронеж, Икорец, Битюг, Осередь, Толучеевка, справа — Ведуга, Девица, Потудань, Тихая Сосна, Черная Калитва. Самая многоводная из них — река Воронеж. На восточной окраине области протекает река Хопер, впадающая в Дон уже за пределами Воронежской области.
Две трети и более годового стока Дона и его притоков приходится на короткий период весеннего половодья. В летнее время расходы даже крупных рек области очень малы, между тем потребность в воде для бытовых и промышленных нужд летом резко возрастает. Чтобы удовлетворить эту потребность, в 1972 году на реке Воронеже было построено водохранилище (площадь зеркала 70 кв. километров, протяженность — 35 километров, средняя глубина — 2,9 метра, общий объем — 204 миллиона куб. метров).
В области ведется большая работа по охране чистоты и водности рек. По берегам Дона зеленым щитом поднялась государственная лесная полоса Воронеж — Ростов-на-Дону. На многих реках осуществляется облесение и залужение пойм и склонов долины, расчищаются русла и родники, сооружаются шлюзы-регуляторы.
Озерами область бедна. Встречаются пойменные озера и совсем небольшие западинные озерки на водоразделах. Недостаток их возмещают тысячи прудов, построенных в долинах, балках и ложбинах стока на водоразделах.
