Территория Варнавинского района отличается довольно развитой гидрографической сетью, входящей в бассейн реки Ветлуги, левого притока Волги. Общая длина Ветлуги – 889 километров. Варнавинский район расположен в её среднем течении, скорость которого достигает 0,4 –0,5 метров в секунду. Пойма реки двусторонняя, шириной 1,5 – 2,0 километра, изрезанная старицами. В высокое половодье она затопляется на 35 – 50 дней, глубина в пойме достигает 3 метров. Летом Ветлуга мелеет, особенно на перекатах.

Основные притоки реки Ветлуги на территории Варнавинского района – Лапшанга (длина водотока 85 километров), Ужгур (36 километров), Шуда (44 километра). Реки умеренно извилистые с хорошо выраженными процессами деформации русел. Всего в районе протекает 40 больших и малых рек.

На территории района около ста озёр, в том числе более 50 озёр без названия. Варнавинский район хорошо обеспечен подземными водами, особенно его центральная часть, приуроченная к долине реки Ветлуги. На территории района, в основном, распространены воды водоносных горизонтов четвертичных и нижнетриасовых отложений. Водообильность горизонтов различна. Дебиты скважин колеблются от 6 до 54 кубических метров в сутки. Глубина скважин от 40 до 110 метров. Основные водовмещающие породы – пески и песчаники, чаще мелкозернистые. В настоящее время водоснабжение населённых пунктов района базируется на подземных водах (скважины и колодцы).

Ветлуга (мар. Вӱтла) — река в центре Европейской части России, левый приток Волги. Протекает по территории Кировской, Костромской и Нижегородской областей и республики Марий Эл.

Длина реки — 889 км, площадь бассейна 39 400 км². Средний расход воды в низовье 255 м3/с. Левый берег низменный, правый высокий (до 100 м) сложен мергелями и песчаниками. Течение медленное, много стариц. Притоки: Нея, Большая Какша, Уста, Юронга — левые; Вохма, Люнда — правые. Питание снеговое. Ледостав с начала ноября по апрель. Сплавная. Судоходна на 700 км от устья.

На реке расположены города Шарья и Ветлуга, посёлки городского типа Варнавино, Ветлужский, Красные Баки, Воскресенское. На берегу Чебоксарского водохранилища, при впадении Ветлуги находится посёлок городского типа Юрино.

Жителя Поветлужья называют себя «ветлугаи» (ед. число «ветлугай»)