Северо-Восточная Сибирь расчленена сетью многочисленных рек, стекающих к морю Лаптевых и Восточно-Сибирскому морю. Наиболее крупные из них — Яна, Индигирка и Колыма — текут в почти меридиональном направлении с юга на север. Прорезая горные хребты в узких глубоких долинах и принимая здесь многочисленные притоки, они, уже в виде многоводных потоков, выходят в пределы северных низменностей, где и приобретают характер типичных равнинных рек.
По своему режиму большинство рек страны относится к восточносибирскому типу. Они питаются главным образом за счет таяния снежного покрова в начале лета и летних дождей. Некоторую роль в питании рек играют грунтовые воды и таяние наледей, а также «вечного» снега и ледников в высоких горах. В связи с этим более 70% годового стока рек приходится на три календарных летних месяца.
Осенью — на севере в конце сентября, а на юге в октябре — все реки надолго покрываются льдом. Зимой почти все малые и средние реки промерзают до дна. Даже на таких больших реках, как Яна, Индигирка, Алазея и Колыма, сток в течение зимы составляет от 1 до 5% годового. Ледостав на реках тундровой зоны начинается уже в конце сентября — начале октября; горные реки на юге замерзают в конце октября. На многих реках зимой образуются мощные наледи. Только там, где в долинах выходят горячие источники, некоторые небольшие реки (Талая, Ейемю) не замерзают даже в середине зимы.
Ледоход начинается в последней декаде мая — начале июня. В это время на большинстве рек наблюдается самый высокий уровень воды. В отдельных местах (например, в низовьях Яны) в результате заторов льда вода поднимается подчас на 15—16 м выше зимнего уровня. В период половодья реки интенсивно размывают свои берега и загромождают русла стволами деревьев, образующими многочисленные заломы.
Наиболее крупная река Северо-Восточной Сибири — Колыма (площадь бассейна 647 тыс. км2, длина 2510 км) — начинается в Верхнеколымском нагорье. Несколько ниже устья реки Коркодон Колыма входит в пределы Колымской низменности; долина ее здесь резко расширяется, падение и скорость течения уменьшаются, и река постепенно приобретает равнинный облик. Вблизи Нижнеколымска ширина реки достигает 2—3 км, а среднегодовой расход равен 3900 м3/сек (за год Колыма выносит в Восточно-Сибирское море около 123 км3 воды). В конце мая начинается высокое весеннее половодье, но уже к концу июня расходы реки уменьшаются. Летние дожди вызывают ряд менее значительных паводков и обеспечивают достаточно высокий уровень реки вплоть до начала ледостава. Распределение стока Колымы в ее низовьях таково: весной — 48%, летом — 36, осенью — 11 и зимой — 5%.
Истоки второй крупной реки — Индигирки (длина — 1980 км, площадь бассейна свыше 360 тыс. км2) — расположены в районе Оймяконского плоскогорья. Пересекая хребет Черского, она течет в глубокой (до 1500—2000 м) и узкой долине с почти отвесными склонами; в русле Индигирки здесь часто встречаются пороги. Вблизи поселка Крест-Майор река выходит на равнину Среднеиндигирской низменности, где разбивается на рукава, разделенные песчаными островами. Ниже поселка Чокурдах начинается дельта, площадь которой около 7700 км2.
В питании реки наиболее видную роль играют летние дожди (78%), талые снеговые (17%), а в верховьях — ледниковые воды. Индигирка ежегодно приносит в море Лаптевых около 57 км3 воды (средний годовой расход ее составляет 1800 м3/сек). Основной сток (около 85%) приходится на лето и весну.
Западные районы страны дренируются рекой Яной (длина — 1490 км, площадь бассейна — 238 тыс. км2). Ее истоки — реки Дулгалах и Сартанг — стекают с северного склона Верхоянского хребта. После их слияния в пределах Янского плоскогорья река течет в широкой долине с хорошо развитыми террасами. В средней части течения, где Яна пересекает отроги горных хребтов, долина ее сужается, а в русле появляются пороги. Низовья Яны расположены на территории приморской низменности; при впадении в море Лаптевых река образует большую дельту (площадью около 5200 км2).
Яна принадлежит к рекам дальневосточного типа и отличается длительным летним половодьем, что обусловлено постепенным таянием снежного покрова в горных районах ее бассейна и обилием летних дождей. Наиболее высокие уровни воды наблюдаются в июле и августе. Среднегодовой расход составляет 1000 м3/сек, а сток за год свыше 31 км3, из которых более 80% приходится на лето и весну. В связи с этим расходы Яны изменяются от 15 м3/сек зимой до 9000 м3/сек в период летнего половодья.
Большинство озер Северо-Восточной Сибири расположено на северных равнинах, в бассейнах Индигирки и Алазеи. Здесь встречаются места, где площадь озер не меньше площади разделяющей их суши. Обилие озер, которых насчитывается здесь несколько десятков тысяч, обусловлено малой пересеченностью рельефа низменностей, затрудненными условиями стока, повсеместным распространением вечной мерзлоты. Чаще всего озера занимают термокарстовые котловины или понижения в поймах и на речных островах. Все они отличаются небольшими размерами, плоскими берегами, малыми глубинами (до 4—7 м). В течение семи-восьми месяцев озера скованы мощным ледяным покровом; очень многие из них в середине зимы промерзают до дна.