Основной водной артерией города является Москва-река. Протяженность реки в городе в пределах МКАД – 75 км. Ширина реки изменяется в пределах от 80 до 130 м, глубина около 3-4 м. модуль стока в бассейне Москва-реки в среднем составляет 6,2 л/км²·ч, подземный сток – 1,73 л/км²·с.

На площади города, ограниченной МКАД расположено около 130 мелких и средних речек. У более половины из них водотоки забраны в коллектор, а долины засыпаны. Поперечные размеры коллекторов, построенных для водотоков речек изменяется от 1-2 до 8 м. То есть, некоторые из них (Неглинная, Химка, Пресня и др.) представляют собой масштабные инженерные сооружения.

Даже заключенные в коллектор подземные реки способствуют благоустройству города. Их поймы не были полностью застроены и стали бульварами, парками. На отдельных участках по долинам речек сохранились обустроенные пруды. Всё это хорошо видно на карте города. Наиболее крупные реки, забранные в коллекторы – Неглинная, Химка, Черторый, Сетунь, Чертановка, Пресня, Самотека, Нищенка.

Непосредственно в русло Москва-реки в границах города поступает вода из 60 притоков, в том числе с правого берега около 40 водотоков.

Гидросеть Москвы сильно изменилась в процессе урбанизации города. В истоках некоторых рек были расположены болота, которые теперь засыпаны. Не стало Пашинского болота в истоках Неглинной, Горелого болота в истоках Пресни, пропало Сукино болото между Кожуховым и Текстильщиками, Чачинское болото превратилось в Люблинские поля аэрации. Небольшие ручьи и овраги, препятствующие развитию города, засыпались и исчезали. Более крупные речки были перекрыты плотинами, обустраивались прудами, которые со временем мелели и тоже исчезали. Это привело к сглаживанию рельефа, уничтожению речных долин.

Большие изменения гидросети города связаны с сооружением в 1937 г. канала Москва-Волга. Канал обводнил не только Москва-реку, но и речки Сходню, Яузу, Лихоборку, Химку, Головинку, Корюшку. Для этого из канала поступает 1,5 млрд м³ воды в год. Сооруженные в Карамышеве и Перерве гидроузлы обеспечили зарегулированность Москва-реки, уровни в реке на плотинах последовательно снижаются от 126 до 120 и 114 м, то есть урез в Москва-реке повысился и грозил подпором грунтовых вод и подтоплением низинных территорий поймы. Для предотвращения неблагоприятных последствий в Замоскворечье была сооружена масштабная сеть берегового дренажа по правому берегу Москва-реки.

В целях судоходства были спрямлены каналами некоторые излучины Москва-реки. Вследствие этого территории Нижних Мневников и Серебряный бор стали островами. Ещё ранее для дренирования пониженной части Замоскворечья был сооружен водоотводный канал напротив Кремля. Были также затоплены обширные песчаные карьеры в районе Строгино, здесь возник Строгинский и Большой затоны, а также Строгинский и Щукинский полуострова.

В настоящее время речной сток Москва-реки в городе обеспечен 60% волжской воды, 20% собственно расход реки и 20% – сток притоков и ливневки в городе. Вследствие эксплуатации подземных водозаборов и водоотлива в последние 50 лет произошло сокращение подземного стока в городе на 20-30% и притока из речек на 5-25%. При этом значительно увеличилось поступление воды из Москва-реки в грунтовые горизонты.

Масштабное строительство в Москве привело к снижению подземного стока при значимом увеличении поверхностного и полного речного стока. Существенную роль играют потери из водонесущих подземных коммуникаций.

Существование многочисленных речек и ручьев, в том числе заключенных в коллектор, в количестве до 2-3 на квадратный километр городской застройки обуславливает значимое влияние этого фактора на гидродинамику грунтовых вод на всей площади городской застройки Москвы. Совершенно очевидна необходимость учета воздействия этих речек на существующие и прогнозные условия для ближайших к ним участков проектируемого сооружения.