山东省淮河流域包括沂沭泗水系和山东半岛沿海诸河水系。沂沭泗水系受地形、地貌等因素影响，习惯上可分为四大片：

　　西部为南四湖流域：南四湖是山东省最大的淡水湖泊，由南阳、独山、昭阳、微山四个相连的湖泊组成，南北狭长125km，东西宽5～25km，湖面面积1 266km2。1960年二级坝枢纽建成后，将其分为上、下两级湖，上级湖湖面面积602 km2，下级湖湖面积664 km2，总库容53.72亿m3（其中上级湖水位36.5m时库容22.27亿m3，下级湖水位36.0m时库容31.45亿m3）；承接鲁、苏、豫、皖4省32个县（市）来水，总流域面积3.17万km2，其中山东省境内面积2.63万km2；入湖河流共53条，其中湖东28条，主要河道有洸府河、泗河、白马河、北沙河、城郭河、新薛河等，均为山洪河道，源短流急；湖西有25条，主要河道有梁济运河、洙赵新河、万福河、东鱼河等，均位于黄泛平原，为平原坡水性河流，洪水峰低量大。南四湖滨湖周围地势低洼，经常处于蓄水位以下。南四湖汇集湖东、湖西各河道来水经调蓄后，在微山湖分别经韩庄运河、中运河汇入骆马湖，下游经新沂河入海。

　　中部为沂沭河流域：由沂河、沭河两大河流组成，均发源于沂蒙山区，并大致平行南下。沂河流经临沂市并于郯城县吴道口村入江苏省，至苗圩入骆马湖，全长333km，其中山东省境内河道长287.5km，省界以上流域面积。沂河在刘家道口辟有分沂入沭水道，分沂河洪水经新沭河直接入海；在江风口辟有邳苍分洪道，分沂河洪水入中运河。沂河支流众多，一级支流36条，较大支流有东汶河、蒙河、祊河、李公河和白马河等。沭河流经临沭县至大官庄分为东、南两支，东支称为新沭河，至大兴镇入江苏省石梁河水库，向东至临洪河口入海；南支称为老沭河，至郯城县老庄子流入江苏省境内在新沂于口头入新沂河，沭河在省界以上河道长262.2km。沭河支流主要分布于上中游，较大的支流有袁公河、柳青河、高榆河、武阳河、汤河等。沂沭河水系在山东境内流域面积16 776 km2，其中沂河10 772km2，沭河为6 004 km2（大官庄以上流域面积4 529km2）。沂、沭河均为山洪河道，水流急，洪水暴涨暴落，水土流失较为严重。

　　中南部为运河水系：介于沂沭河水系与南四湖水系之间，北以山岭与湖东诸河及沂河支流祊河为界，南与江苏接壤。主要河道有韩庄运河、邳苍分洪道、东西泇河、陶沟河等。韩庄运河是南四湖流域洪水的主要出口，干流从微山县韩庄镇微山湖起，向东至陶沟河与江苏省中运河相接，全长42.6km，区间面积1 828km2；邳苍分洪道、东西泇河、陶沟河等排入中运河，汇入骆马湖。山东境内运河水系流域总面积4 353km2。

　　东部为滨海河道：位于潍河流域以南、沭河以东、鲁苏边界以北的滨海地区。滨海水系多为独流入海河道，大部分位于日照市，呈枝状分布，流域面积2 642km2。主要河道有付疃河、绣针河、巨峰河、龙王河等。滨海河道多属山溪河流，源短流急，河道调蓄作用小河道洪水遇风暴潮顶托，抬高河道水位，洪涝灾害经常发生。

　　山东半岛地区河流众多，并为山溪性、季风雨源型河流，河网密度为0.28km/km2。区内流域面积大于1 000 km2的河流有20多条，流域面积在100 km2以上的河道近200条。小清河是该地区最大的一条河道，流域面积10 336 km2，河道长237km。主要骨干河道还有潍河、弥河、白浪河、大沽河、南胶莱河、北胶莱河、大沽夹河、五龙河等。胶东半岛西以胶莱河与内陆分界，胶莱河以西小清河、支脉河等自西向东流入渤海，潍河、弥河和白浪河等自南向北流入渤海；胶莱河以东半岛上的主要河流有大沽河、胶莱河、五龙河、黄水河等，均为山溪性河流，源短流急，分别注入黄海和渤海。