Гидрографическая сеть типична для засушливой сухой типчаково-ковыльной степи и представлена рекой бессточного бассейна и многочисленными прудами. Территория района находится в бассейне реки Малый Узень, протяженность которой на территории района составляет более 100 км. Многочисленные пруды встречаются в балках и оврагах. Многие из ранее существовавших прудов высохли. По территории района проходит участок Межузенского оросительно-обводнительного канала.

Родник на территории района не зафиксировано. Одной из основных проблем в Питерском районе является недостаток качественной питьевой воды. Население снабжается питьевой водой из прудов, скважин и колодцев.