一、河流
县内有新、老白塔河，铜龙河，杨村河，川桥河，王桥河，秦栏河等7条主要河流，皆属淮河入江水系，其中新、老白塔河，川桥河同属白塔河水系。7条主要河流县内总长度246.4公里，流域总面积2410平方公里，其中县内流域总面积1600平方公里，引水流量43.5立方米／秒，平均水深303.6毫米。
新、老白塔河主干发源于西部来安县长山，经半塔、汊涧、石梁、护城桥等地注入高邮湖。老白塔河南北朝时称石梁溪、石梁涧，唐代称下阿溪，明、清称石梁河，民国初称南山河，后称白塔河。建国以后，由石梁开新河道，穿黄家湖、东壬湖、钱家涧等3湖，越何庄、刘北、黑塘埂3岗入高邮湖。新河开通后，石梁以下老白塔河道成为沂湖内河。据1983年统计，新、老白塔河县内长度为82公里。新白塔河流域面积970平方公里，河床宽92米；老白塔河流域面积60平方公里，河床宽12米。
铜龙河原名铜城河，民国初称北山河。发源于江苏省盱眙县境内，经大通、安乐两水库于铜城镇西三里桥处汇合，经龙冈流入百家荡。全长52.5公里。流域面积426平方公里，河床宽60米。
杨村河发源于本县张铺乡，经跃进水库流入沂湖，全长32公里，流域面积230平方公里，河床宽22米。
川桥河明代为白扬河，即旧志所载禹王河。发源于江苏六合县马集，流经川桥、高峰两水库后汇入七里桥，流入黄家湖，通白塔河，全长28.4公里，流域面积279平方公里，河床宽30米。
秦栏河发源于江苏省仪征县和本县横山，经官桥、焦涧两水库汇于秦栏，全长33公里，流域面积299平方公里，河床宽15米。
王桥河源出本县横山北麓，经岗陈、汴桥、王桥、宝林寺汇戊桥河入洋湖。全长18.5公里，流域面积146平方公里。
二、湖泊
据明嘉靖《天长县志》记载，明代天长有万岁湖、感荡湖、泥湖、上泊湖、鱼通湖、洋湖、汀溪湖等7个湖泊。至清末，上泊湖等已淤塞垦为农田。民国23年(1934)《天长风土志》载，天长有感荡湖、沂湖、洋湖、汀溪湖、白马湖、黄雀湖等6个湖泊，目前全县有天然湖泊6个，其中高邮湖为省际湖泊。
高邮湖在天长东北部，原为“串珠式”小型湖泊群。宋建炎二年(1128)东京留守杜充于李固渡西决黄河入淮河，以阻金兵，黄河自此由泗入淮。黄河夹带的大量泥沙，逐渐淤塞淮河入海河道，使淮水南淹，小湖泊群遂成常年蓄水的大湖。天长旧县志中记载的汀溪湖，即为高邮湖形成前的小湖泊之一。高邮湖常年水位5—5.5米，蓄水5—6亿立方米，汛期蓄水9.38亿立方米。高邮湖除承受本县主要河流的泄洪外，也是天长水路唯一的入江通道。在天长境内水域约为70平方公里，龟、虾、蟹等水产品丰富，亦以产鸭著名。
百荡湖旧称白马湖，在本县东北部，与高邮湖通联，承接铜龙河及金湖黎龙河一带来水，汇水面积426平方公里，湖面14.5平方公里。
黄家湖又名黄雀湖，旧称万寿湖(万岁湖)，在县城之西，是白塔、川桥两河下游之行洪区。由于湖中地面高程在6米以上，春冬不积水，盛长荭草，故又称荭草湖。湖面6.4平方公里，汇水面积842.6平方公里。
沂湖原称泥湖，明代改称沂湖，在县城北偏东10公里处，属白塔、杨村河水系，湖面19平方公里，汇水面积230平方公里，盛产鱼虾及菱角、芡实。
洋湖在县城东15公里处，承王桥、戊桥河来水汇入高邮湖，面积11平方公里，鱼、虾及菱、藕等水产品丰富。
沙湖在县境东部，为秦栏河入高邮湖之入口处。汇水面积30平方公里。
三、地下水
本县地下水深部水量为71立方米／小时，中部为65—66.5立方米／小时，局部河涧区地下水较丰富。本县地下水为矿化度＜0.5克／升的H2/CO3型淡水。