Основные водоносные реки — Сить, Сутка. На востоке территория района граничит с Рыбинским водохранилищем.

Безымянка — река в России, протекает в Некоузском районе Ярославской области; левый приток реки Ильд. Сельские населённые пункты у реки: Васьки, Мошники, Новопершино и Спас-Ильдь.

Болотея (в верхнем течении — Еглень) — река в России, протекает в Ярославской и Тверской областях по территории Брейтовского, Некоузского и Краснохолмского районов. Устье реки находится в 104 км по левому берегу реки Сити. Длина реки составляет 50 км, площадь водосборного бассейна — 441 км². Исток реки Еглень находится в болотистом незаселённом лесу в западной части Брейтовского района около урочища Орёл. Река течёт в южном направлении. Примерно через 2 км на неё выходит граница Ярославской и Тверской областей. Западный, правый берег — Тверская, а восточный, левый — Ярославская область. Река принимает левый приток ручей Крутой, затем граница областей уходит на восток и оба берега реки находятся в Тверской области. В деревне Эглень, в Еглень справа впадает ручей Задний.

Ильд (устар. Илътъ) — река в России, протекает по Некоузскому району Ярославской области; впадает в Рыбинское водохранилище. Длина реки составляет 46 км, площадь водосборного бассейна — 240 км².

Исток находится в заболоченном лесу к востоку от деревни Федосово.

Крупнейшие притоки: Чернавка (левый), Поломза (левый), Княжица (левый), Безымянка (левый), Тубола (правый).

Сельские населённые пункты у реки: Махаево, Игнашинск, Лукино, Мышкино, Новый Некоуз, Сусловка, Калистово, Мольково, Аринкино, Бовыкино, Гнетнево, Данилово, Гаврильцево, Алферово, Большое Дубинино, Малое Дубинино, Спас-Ильдь[7], Павлицево, Рогопивец, Пасеново, Федотьево, Кожевниково, Кулатино, Марьино, Андреевское, Горки, Кузьма-Демьян, Нескучное, Пропасть, Заручье, Верхне-Никульское[3].

В Новом Некоузе пересекает железнодорожную линию Рыбинск — Сонково.

Устье реки находится в 2764 км по левому берегу реки Волга от её устья (Рыбинское водохранилище), сливается с устьем реки Сутка, образуя залив водохранилища.

Катка (Кадка, Кодка) — река в России, протекает по Некоузскому, Мышкинскому и Угличскому районам Ярославской области, приток р. Корожечна. Устье реки находится в 34 км по левому берегу реки Корожечна от её устья. Длина реки составляет 57 км, площадь водосборного бассейна — 493 км².

Крупнейшие притоки: Маравка (справа), Светица (слева), Чернавка (слева), Нерга (справа, 37 км от устья), Топорка (слева), Пойга (справа, 23 км от устья), Манка (слева), Кононово (справа), Роговка (слева), Шумаронка (справа).

Сельские населённые пункты около реки: Некоузский район — Антипово, Яксаево, Новинки, Чижово, Ковезино, Комарово, Галицыно, Плишкино; Мышкинский район — Щербинино, Муханово, Большое Поповичево, Маурино, Кологривцево, Рождествено, Малое Поповичево, Нинорово, Антеплево, Мерга, Юрьевское, Владышино, Киндяково, Хороброво, Дьяконово; Угличский район — Нефедьево, Богданка, Медлево, Воронцово, Трухино, Ордино, Мякишево, Дягилево, Алексино, Мелехово, Ильинское, Чернятино.

Княжица — река в России, протекает в Некоузском районе Ярославской области; левый приток реки Ильд. Сельские населённые пункты у реки: Молеево, Лучкино, Первовская, Коровишино, Обрезково, Горшиха, Микишево, Чурлаки, Спас-Ильдь и Большое Дубинино.

Койка — река в России, протекает в Сонковском районе Тверской области, на незначительном участке на границе с Некоузским районом Ярославской области; левый приток реки Корожечна. Сельские населённые пункты около реки: Фоминское, Яругино, Болково, Кой, Корино. К востоку от реки находятся Солодихинское болото и урочище Елупово.

Латка — река в России, протекает в Веретейском сельском поселении Некоузского района Ярославской области. Исток находится около деревни Комарово. Река течёт сначала на восток по населённой местности через деревню Верховина к селу Лацкое, в Лацком имеется Вознесенская церковь.

Далее река течёт между деревнями Большие и Малые Ченцы и поворачивает на север. Течёт через деревни Копань, Переслегино, Лямино, Кашино, Ефаново, Чурилово. Впадает в Рыбинское водохранилище. Длина реки составляет 15 км, площадь водосборного бассейна — 35,1 км².

Маравка — река в России, протекает в Некоузском районе Ярославской области; правый приток реки Катка. Есть сравнительно крупный приток справа. Сельские населённые пункты около реки: Яксаево, Соломеино, Щелпово, Григорево, Комарово, Новинки, Ковезино; напротив устья — Галицыно.

Пойга — река в России, протекает по Некоузскому и Мышкинскому районам Ярославской области, приток р. Катка. Устье реки находится в 23 км по правому берегу реки Катка от её устья. Длина реки составляет 22 км, площадь водосборного бассейна — 91,9 км². Крупнейшие притоки: Волосовский (справа), Шищинка (справа). Сельские населённые пункты около реки: Некоузский район — Халява, Красово, Бибяки, Кузьминское; Мышкинский район — Балакирево, Говитаново, Максаково, Бибиково, Глинино, Левцово, Летиково, Исаково, Дьяконово, Хороброво.

Поломза — река в России, протекает в заболоченной местности в Некоузском районе Ярославской области; левый приток реки Ильд. Сельские населённые пункты у реки: Ярцево, Данилово.

Тубола — река в России, протекает в Некоузском районе Ярославской области; правый приток реки Ильд. Сельские населённые пункты у реки: Притыкино, Ханинка, Аниково, Федотьево; устье находится напротив деревни Кулотино.

Чернавка (приток реки Ильд) — река в России, протекает в заболоченной местности в Некоузском районе Ярославской области; левый приток реки Ильд. Берёт начало в заболоченной местности в урочище Неклюдовский Мох. Сельские населённые пункты у реки: Максимовка, Порохово, Нестеровка, Некоуз, Коплино, Овсяниково, Калистово; напротив устья находятся Сусловка и Холопово.

Чеснава — река в России, протекает в Некоузском и Брейтовском районах Ярославской области. Исток реки находится в Некоузском районе около деревни Завражье. Река течёт на север и северо-восток, в пределах Некоузского района по населённой местности через деревни: Маслово, Пустошка, Клыково, Дмитрихово, Григорово, Чорки, Чеснава, Клабуково, Царево, Маурино, Кальтино. После этого река принимает левый приток Корбуха. После Корбухи следуют деревни Долгарёво, Кашино, Батужино, Черемуха, Горки, Раменье, Матуково, Заручье. Далее характер берегов меняется река течёт по ненаселённому заболоченному лесу, уже в пределах Брейтовского района. При этом русло реки разделяется на несколько рукавов. Примерно через 8 километров река принимает левый приток Изоха и выходит на открытую местность, протекает через деревни Никола и Горелово. Горелово стоит на мысу, огибается Чеснавой почти по кругу. Здесь же справа в Чеснаву впадает Вая. Реку пересекает автодорога Шестихино-Брейтово, основная транспортная артерия Брейтовского района. Сразу за Гореловым река впадает в Рыбинское водохранилище, образуя длинный изогнутый залив, в этот залив впадает последний левый приток речка Норица. Длина реки составляет 37 км.

Корбуха - левый приток Чеснавы, протекает в Некоузском районе. Исток около деревни Пушкино, течёт на восток по населённой местности через деревни Бельнево, Глобино, Манино, Никольское и Воскресенское. В деревне Воскресенское имеется действующая двухэтажная церковь Воскресения Словущего.

Норица - левый приток Чеснавы в Брейтовском районе. Огибает деревню Малый Липовец и впадает в Чеснаву у деревни Дмитрехово. Русло ручья изменено мелиоративными работами.

Шумаровка — река в России, протекает в Некоузском районе Ярославской области. Шумаровка начинается около деревни Раёво, протекая через эту деревню, течёт на восток на всём протяжении по плотно застроенной деревнями местности: Волково, Каплино, Грязовец, Беликово, Посошниково, Чуприяново, Грибово, Противье, Никулкино, Угол, Великово, Высоково, Полежаево, Спортково, Обрубово, Погорелка. Река практически не имеет притоков. Впадает в Рыбинское водохранилище южнее посёлка Борок. Длина реки составляет 21 км.

При впадении в Рыбинское водохранилище образует узкий залив, в который выходит аналогичный залив бывшего левого притока ручья Сунога. Ручей Сунога течёт от деревень Малое и Большое Дьяконово и имеет длину, вместе с заливом около 2 км.