水系是由流域內的河流、湖泊等各種水體組成的水網系統。根據水流最終的去向，水系可以分為外流水系和內流水系。外流水系的水流最終流入海洋，如太平洋水系、北冰洋水系；而內流水系的水流則最終流入內陸湖泊或消失於荒漠之中。
水系的形成與地形、地質、氣候、土壤、植被等因素有關。河流是水系的重要組成部分，它們由一定區域內的地表水和地下水所補給，沿著狹長凹地流動。河流的幹流是直接匯入海洋或流入內陸湖泊的河流，而一級支流是直接匯入幹流的河流，二級支流則是匯入一級支流的河流。
水系的形狀和發育類型多種多樣，包括樹枝狀、扇形、羽狀、平行狀等。樹枝狀水系的特點是乾支流分布形狀如同一棵枝椏繁茂的大樹；扇形水系則是在幹流下游較短的河段內，相繼接納較多的主要支流，形似一把平展的扇子；羽狀水系的特點是幹流兩岸分布著大小相近的較短支流，形似羽毛狀；平行狀水系的主要支流流向大致相互平行；混合狀水系則是較大水系因其幅員廣闊，地形、地質複雜，水系內各河流的分布形態也複雜多樣，常為上述各種水系狀態組合而成。
例如，長江水系的上游金沙江、雅礱江、大渡河為平行狀，嘉陵江為扇狀，漢江為羽毛狀，湘江、贛江為樹枝狀等，這些不同類型的乾支流分布，使長江成為混合狀水系。
水系的特徵可以用各種計算參數表示，如水系總長與水系分布面積之比、河系發育係數、河系不均勻係數等，這些參數可以反映水系的發育程度和河流的分布疏密程度。