По территории Петропавловского района протекают великая равнинная река Обь, и берущий начало в горах Ануй с притоками Камышенка, Соловьиха, Кудриха.
Небольшие озера сосредоточены в основном на севере, в долине Оби. Это старичные озера, оставшиеся после смещения русла реки на север. Самые крупные из них: Мореходное, Большое, Декала, Чесноково. Вдоль русла Ануя расположены озера Клюково, Рагульное, Курское, Стеклянное.
Родники Петропавловского района:Родник «Святой ключ» у с. Соловьиха
Родник «Максин ключ» у с. Соловьиха 51.899398, 84.180026
Родник «Аришин лог» у с. Соловьиха 51.966564, 84.163438
Родник «Хомячев» у с. Соловьиха 51.946433, 84.104382
Родник «Егулов» у с. Соловьиха 51.939590, 84.101573
Родник «Жоркин ключ» у с. Соловьиха 51.962434, 84.097233