La red fluvial se divide en dos vertientes. La atlántica o cantábrica ocupa una superficie reducida, cerca de 400 km², y se localiza en el norte de la provincia, en los valles de la comarca Cantábrica Alavesa y en el valle de Aramaio. El principal colector es el Nervión que recibe las aguas de los afluentes Altube e Izoria de manera directa y del Izalde y San Miguel-Herrerías a través del Kadagua. Al sur de las montañas de la cadena divisoria cantábrico-mediterránea (Urkilla, Elgea, Arlaban, Jarindo, Orixol, Anboto, Gorbea, montes de Altube, Gibijo, Salvada) se extienden los más de 2.600 km² de la vertiente mediterránea. Esto supone que la mayor parte de las tierras alavesas pertenecen a esta vertiente. Sus aguas vierten al Ebro, río que delimita por el sur la provincia en la mayor parte de su recorrido. Sus principales arterias fluviales son el Zadorra, Bayas, Ega, Omecillo e Inglares.
Teniendo en cuenta la reducida extensión de la provincia los ríos que nacen en ella o en su cercanía son de corto recorrido y pequeña cuenca. El río de mayor longitud es el Zadorra. Sus 85 km. de recorrido transcurren por territorio alavés. De los demás ríos citados sólo el Inglares discurre totalmente por la provincia. Sólo algún tramo de diferente longitud de los demás ríos está en tierra alavesa, aunque del Bayas únicamente un pequeño tramo de su cabecera, en territorio vizcaíno al norte de la peña del Gorbea, y otro de su desembocadura en Miranda de Ebro quedan fuera de los límites provinciales. El segundo río con un trazado más prolongado por tierra alavesa es el Ebro con 79 km. A continuación aparecen el Bayas, 52 km., Nervión, 30, Ega, 28, Inglares, 28, y Omecillo, 27. Asimismo la cuenca más extensa, si se exceptúa la del Ebro que abarca toda la vertiente mediterránea alavesa, es la del Zadorra con 1.368 km². La segunda cuenca en superficie, considerando sólo la parte que corresponde al territorio alavés, es la del río Ega, 370 km², seguida de la del Bayas, 315, Nervión, algo más de 300, Omecillo, 239 e Inglares, 97.
En relación con sus cuencas los ríos de la vertiente mediterránea transportan menos agua que los atlánticos a causa de un menor nivel pluviométrico. El río más caudaloso de los que fluyen por Álava es el Ebro, con 54,25 m³/s de caudal medio anual en el aforo de Miranda de Ebro. Su elevado caudal se debe a que cuando llega a Álava ya ha drenado una cuenca muy extensa. El Zadorra aporta 14,56 m³/s. A distancia aparece el Bayas, 6,88 m³/s, y otros ríos mediterráneos. Sin embargo este débil débito no lo es tanto si se compara con la amplitud de las cuencas. Si se compara el caudal específico que relaciona el caudal absoluto con la extensión de la cuenca expresado en l/s/km², el río Zadorra supera al Ebro. Mientras el primero tiene un valor de 10,85 l/s/ km², el Ebro no alcanza el valor de 10, lo que significa que la cuenca del Zadorra, aún siendo pequeña, tiene una alimentación superior. El Bayas presenta incluso un módulo relativo más elevado, 21,6l/s/ km², gracias a las abundantes precipitaciones que recibe en cabecera. Con ligeras variaciones los demás ríos alaveses de la vertiente mediterránea tienen unos caudales específicos similares a los del Zadorra.
El trazado de la red fluvial se encuentra condicionado por la estructura del relieve. La existencia de una serie de alineaciones montañosas paralelas y dispuestas de este a oeste, junto con otras que se ordenan de forma meridiana, así como su composición litológica determina que unos ríos fluyan de manera longitudinal a la estructura del relieve, en todo su recorrido o en parte de él, mientras otros lo hagan transversalmente. Los ríos de la vertiente cantábrica discurren con una alineación transversal. La mayor parte del trazado de los ríos mediterráneos conforma una figura semejante a una palma de una mano con los dedos dispuestos en forma de abanico que se unen en torno a la cuenca de Miranda de Ebro. En la mitad oriental de la provincia los ríos principales son longitudinales (Araia, Zadorra hasta Trespuentes, Ayuda, Inglares, Ega). En la mitad occidental son transversales (el propio Zadorra aguas abajo de Trespuentes, Bayas, Omecillo).
El régimen fluvial de estos ríos, sus variaciones estacionales de caudal son para todos ellos muy similares, tanto si son de una vertiente como de otra. Presentan altas aguas de noviembre o diciembre hasta mayo, con un máximo en diciembre o febrero. El período de bajas aguas se prolonga de mayo o junio hasta octubre o noviembre, siendo agosto o septiembre el mes con menor aportación. Por tanto su curva mensual es propia de un régimen pluvial oceánico. Únicamente el Bayas posee un máximo secundario en el mes de abril relacionado con la fusión primaveral de las nieves del macizo del Gorbea.