Регион имеет форму большой котловины, обрамленной возвышенностями и горными хребтами. Поэтому сток воды в этой котловине происходит в направлении центра, и за исключением некоторых рек Северного Казахстана, текущих на север, ни одна из рек не достигает океана. Две крупнейшие реки – Амударья и Сырдарья – текут в Аральское море, а Урал, Эмба и Атрек впадают в замкнутое Каспийское море. Многие, более мелкие, речки просто исчезают в песках пустыни, объем их стока значительно уменьшается из-за испарения.
Сырдарья, известная грекам как Яксартес, является самой протяженной рекой и называется в верховьях Нарын. Большая часть стока воды расходуется на ирригацию во время ее течения через Ферганскую долину. Притоки, такие как Чирчик, также используются в значительной степени для ирригации. Поэтому в низовьях реки воды для ирригации явно не хватает. Сырдарья несет много ила во взвешенном состоянии и, в отличие от Амударьи, которая насыщена песком, русло Сырдарьи и отмели прочны и стойки. Несмотря на это, река не судоходна из-за сети каналов и мелководья, особенно в ее низовьях. Река замерзает только близ устья на более или менее долгий срок, а у Ленинабада (Ходжента) иногда не замерзает вовсе. Наводнения довольно часты в среднем течении и низовьях. Они препятствуют обустройству населения на берегах реки в этих районах.
Амударья, Оксус на языке древних и Джейхун для средневековых арабских писателей, дает жизнь на всем своем протяжении. Ее истоком является ледник в Гиндукуше на территории Афганистана, а в своих верховьях она называется Пяндж. Из-за большого объема воды и значительных перепадов река несет огромное количество разных взвесей. Среди них плодородный ил, который сильно повышает ценность реки для сельского хозяйства. Большая часть этого ила оседает по течению реки и создает отличную основу для образования плодородных почв.
Судоходству на Амударье препятствует то, что большие количества переносимого песка создают блуждающие отмели, которые возникают и исчезают с поразительной скоростью. Размывание рыхлых берегов быстрым течением также является серьезной проблемой. Образование новых песчаных отмелей заставляет реку искать новое русло для себя. В 1925 году город Турткуль находился в пяти милях от реки, между тем в 1950 году она достигла улиц города. Ургенч, расположенный в нижнем течении Амударьи, был лишен в 1578 году воды из-за изменения русла реки.
Сырдарья, Амударья и большинство других рек, которые зарождаются в горах Тянь-Шаня и Памира, имеют два периода наводнений. Первый период – когда тает снег на нижних склонах гор в апреле и мае, второй – когда тает снег и лед верхних склонов под лучами июньского и июльского солнца. В случае с Амударьей наводнение обычно происходит на равнинах близ ее устья.
Амударья не замерзает зимой надолго, поэтому ледяной покров тонкий. Она обеспечивает водой ирригационные сооружения по всей своей протяженности, включая самые большие территории реально и потенциально орошаемых земель в низовье, с юга от Турткуля до Аральского моря. Часть вод, некогда проходившая по каналу и остававшаяся возле устья, направилась на запад через озеро и достигла Каспийского моря к югу от полуострова Челекен. Остаются следы русла высохшей реки, известного как Узбой, так же как болота, обозначающие место озера Сарыкамыш. Следы древней ирригационной системы и записки путешественников позволяют предположить, что Узбой и озеро содержали воду вплоть до начала XVI века. Другая высохшая река, Келифский Узбой, тянется параллельно Амударье, к северу от афганской границы. Она использовалась как водопровод части Каракумского канала.
Среди малых рек, игравших значительную роль для ирригации, следует упомянуть Зеравшан, Кашкадарью, Карасу, Мургаб, Теджен и три притока Амударьи – Вахш, Кафирниган и Сурхандарью. Большинство этих рек имеют явно сезонный характер. Например, годовой сток Зеравшана составляет 80 % в течение пяти месяцев, с мая по сентябрь. Большинство из них тоже несут много ила во взвешенном состоянии.
В Киргизии и Южном Казахстане реки Чу и Или обеспечивают водой значительные территории орошаемого земледелия. Или течет в озеро Балхаш, в верховьях река судоходна для малых судов. Регион, по которому текут Или и другие параллельные ей малые реки, казахи зовут Жетысу, а русские Семиречье. Главной рекой Казахстана является Иртыш, основной приток Оби. Несмотря на то что река замерзает почти на четыре месяца в Северном Казахстане, она является главной транспортной артерией и судоходна к северу от озера Зайсан, хотя песчаные отмели являются препятствием на ряде отрезков. Обширная территория на правом берегу имеет потенциальные возможности для орошаемого земледелия. Ишим, приток Иртыша, экономически малозначим.
Что касается Каспийского моря, то его уровень не остается неизменным. В период между 1929 и 1961 годами его уровень снизился на 8 футов и 3 дюйма, что повлияло на судоходство и рыболовство, особенно в дельте Волги.