Sơn La có nguồn tài nguyên nước mặt rất phong phú, có mạng lưới sông suối dày, nhưng do đặc điểm địa hình và khí hậu nên mạng lưới sông suối phân bố không đều trên lãnh thổ. Mật độ sông suối trung bình từ 0,5 đến 1,8km/km2.
Lòng hồ sông Đà qua huyện Quỳnh Nhai.
Những vùng núi đá vôi, mật độ sông suối thấp hơn như Mộc Châu: 0,5km/km2. Sông ngòi có lưu lượng nước lớn, dòng chảy xiết, nhiều thác ghềnh. Thủy chế sông thất thường, có hai mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa kiệt. Mùa lũ kéo dài từ tháng 6 đến tháng 9, mùa kiệt từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau. Các sông suối đều có giá trị lớn trong thủy điện, nhưng ít có giá trị về giao thông.
Các sống phần lớn đều chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Sông Đà, Sông Mã là hai sông chính, có ý nghĩa rất lớn đối với sự phát triển kinh tế của tỉnh Sơn La.
Phần lưu vực sông Đà thuộc địa phận tỉnh Sơn La có diện tích 9.298km. Dòng chính sống và trong tỉnh Sơn La dài 238km, chảy theo hướng tây bắc - đông nam, qua các huyện Quỳnh Nhai, Thuận Châu, Mường La, Mai Sơn, Bắc Yên, Phù Yên, Mộc Châu và Vân Hồ. Dòng có 14 phụ lưu lớn, các phụ lưu có diện tích trên 500km của sông Đà thuộc tỉnh Sơn La là Nậm Muội, Nậm Mu, Nậm Bú, Nậm Sập và Suối Tấc.
Chế độ nước của dòng chảy sông Đà hoàn toàn phụ thuộc vào chế độ mưa và phân bổ lượng mưa trên lưu vực chia làm hai mùa rõ rệt: Mùa lũ kéo dài từ tháng 6 đến tháng 10, chậm hơn mùa mưa 1 tháng, trùng với thời kỳ hoạt động của gió mùa tây nam. Lượng dòng chảy lớn nhất vào tháng 7,8, trung bình mỗi tháng chiếm 23% tổng lượng mưa cả năm. Mùa kiệt trên sông Đà kéo dài từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau. Tổng lượng dòng chảy của 7 tháng mùa cạn chiếm 22% lượng mưa cả năm.
Do ảnh hưởng của kiểu địa hình, khí hậu, sự phân bố lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đà không đều. Các sống suối bên bờ trái có lượng dòng chảy rất lớn, modul dòng chảy bình quân nhiều năm biến đổi từ 40l/s/km2 đến 60 - 70l/s/km2 ở vùng cao.
Các phụ lưu chính của sông Đà là:
Nậm Muội: Là phụ lưu cấp 1 đổ vào bờ phải sông Đà. Lưu vực sông có diện tích 712km. Dòng chính sông dài 50km bắt nguồn từ Bản San ở độ cao 600m và nhập lưu với sông Đà tại vị trí cách cửa sông 305,8km.
Nậm Mu: Là phụ lưu lớn nhất của sông Đà trên địa phận tỉnh Sơn La. Lưu vực có mạng lưới sông suối khá phát triển, mật độ đạt 1,16km/km2. Tổng diện tích lưu vực là 3.400km, tổng chiều dài sông suối là 3.944km.
Nậm Bú: Diện tích lưu vực:1.410km. Dòng chính sông bắt nguồn từ dãy Su Xung Chảo Chai, độ cao 1.100m, dài 81,5km, nhập lưu với sông Đà ở bờ phải.
Nậm Sập: Đây cũng là phụ lưu bờ phải sông Đà. Chiều dài 83km, bắt nguồn từ biên giới Việt - Lào, huyện Mộc Châu qua Yên Châu và đổ vào bờ phải của sông Đà. Diện tích lưu vực đạt 1.110km, thuộc địa phận huyện Mộc Châu và Yên Châu, Bắc Yên.
Suối Tấc: Diện tích lưu vực 524km, nằm hoàn toàn trong địa phận huyện Phù Yên. Dòng chính sông dài 56,5km, bắt nguồn từ Phu Lầy Vong đổ vào bờ trái sông Đà tại Gềnh Hêu.
Ngoài các sông suối trên sông Đà còn có nhiều phụ lưu nhỏ khác. Các phụ lưu này đều có độ dốc khá lớn, vì vậy có thể xây dựng được các trạm thủy điện nhỏ trên các dòng sông suối này.
Sông Mã
Lưu vực sông Mã nằm ở phía cực tây và tây nam khu Tây Bắc, có diện tích 28.400km, chiều dài dòng chính 512km, trong đó phần thuộc lãnh thổ Việt Nam có diện tích lưu vực 17.600km, chiều dài dòng chính 410km. Trong địa phận tỉnh Sơn La, sông Mã chảy chủ yếu trong huyện Thuận Châu và Sông Mã với 17 phụ lưu như Nậm Khoai, Nậm Ty, Nậm Soi, Nậm Le, Nậm Công… Diện tích lưu vực sông Mã thuộc địa phận tỉnh Sơn La là 4.849km,
Nậm Khoai: Đây là phụ lưu lớn nhất của sông Mã thuộc địa phận tỉnh Sơn La. Dòng chính sông có chiều dài 62,5km, đổ vào bờ trái sông Mã, cách cửa sông 434,5km. Lưu vực sông Có diện tích 1.640km2.
Nậm Ty: Lưu vực sông có diện tích 705km, nằm ở tả ngạn sông Mã, cách cửa sông 411km. Lưu vực sông có độ cao bình quân 984m. Dòng chính có chiều dài 47,5km.
Nậm Công (Nậm Ban): Dòng chính sông dài 52km bắt nguồn từ độ cao 1.500m, đổ vào bờ phải sống Mã, cách cửa sông 385km. Diện tích lưu vực là 893km2.
Ngoài ra, sông Mã còn có các phụ lưu nhỏ khác, các phụ lưu có độ dốc nhỏ hơn so với sông Đà, trung bình dưới 20%, tiềm năng thủy điện hạn chế hơn so với các sông suối thuộc lưu vực sông Đà.
Các hồ lớn trong tỉnh Sơn La
Sơn La có 61 hồ chứa thủy lợi, nhưng hầu hết các hồ có dung tích nhỏ, chỉ có 8 hồ có dung tích lớn hơn 1 triệu m3. Các hồ lớn bao gồm:
Hồ Suối Chiếu ở huyện Phù Yên được xây dựng xong năm 2009. Diện tích mặt hồ 51ha, cung cấp nước tưới cho 800ha lúa chiêm và lúa mùa. Hồ thủy lợi Suối Chiếu ngoài nhiệm vụ tưới phục vụ phát triển nông nghiệp còn cung cấp nước sạch sinh hoạt cho thị trấn Phù Yên và là một điểm du lịch trong cụm du lịch của huyện Phù Yên.
Hồ Tiền Phong thuộc huyện Mai Sơn ngoài việc cung cấp nguồn nước cho vùng hạ lưu, hồ còn được quy hoạch thành điểm du lịch sinh thái.
Hồ Chiềng Khoi nằm ở phía đông nam huyện Yên Châu, thuộc bản Pút, xã Chiềng Khoi, diện tích hồ 40ha.
Hồ Bản Muông tại xã Bản Muông có diện tích mặt nước 14,7 ha.
Hồ Huổi Vanh huyện Yên Châu có dung tích 2,8.106 m3.
Hồ Thủy điện Hòa Bình diện tích trên mặt hồ trên địa phận tỉnh Sơn La 8.000ha, chiều dài dọc sông thuộc địa phận tỉnh 135km.
Hồ Thủy điện Sơn La diện tích lưu vực hồ rộng 43.760km2.
Chế độ thủy văn ở Sơn La phụ thuộc vào chế độ mưa, vì thế nên chế độ nước sông có hai mùa rõ rệt, mùa lũ và mùa kiệt. Qua số liệu quan trắc ở 4 trạm thủy văn (3 trạm trên sông Đà: Tạ Bú, Tà Hộc, Vạn Yên; 1 trạm trên sông Mã: Xã Là), mùa lũ thường kéo dài 7 tháng, từ tháng 4 đến tháng 10, mùa kiệt kéo dài 5 tháng, từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Tuy nhiên, có sự khác biệt giữa dòng chính và các phụ lưu. Chế độ thủy văn của hai hệ thống sông Đà và sông Mã cũng có sự khác biệt.
Nguồn: Theo Địa chí Sơn La xuất bản năm 2020.