Três vertentes configuram a rede hidrográfica espanhola: a cantábrica, a atlântica e a mediterrânea. Os rios da vertente cantábrica são curtos, mas relativamente caudalosos, e formam amplos estuários, como o de Bidasoa, na fronteira com a França, e o de Nervión, em Bilbao. Na costa atlântica da Galícia, os rios são também curtos e caudalosos. Na vertente atlântica, os mais importantes são o Minho, o Douro, o Tejo, o Guadiana e o Guadalquivir. À exceção do Minho, percorrem toda a meseta na direção leste-oeste e sofrem estiagem no verão. O Minho, mais curto do que os grandes rios da meseta, mas de grande caudal, percorre as chuvosas terras galegas até desembocar no Atlântico, entre Espanha e Portugal.

Também na região limítrofe, o Douro corre em profundos desfiladeiros, cuja linha sinuosa estabelece, em grande parte, a fronteira dos dois países. O Tejo - o mais longo rio da península, mas não da Espanha - forma também desfiladeiros na maior parte de seu curso, que começa no sistema ibérico, avança para oeste e entra em terras portuguesas, para desembocar em Lisboa. O Guadiana percorre as planícies da Mancha e da Extremadura e ao chegar à fronteira portuguesa desvia seu curso para o sul, entra em Portugal e desemboca no golfo de Cádiz, onde forma um estuário fronteiriço.

O Guadalquivir nasce na serra de Cazorla, banha grande parte da Andaluzia e rega o amplo vale da serra Morena. Os rios da vertente mediterrânea têm curso abrupto e regime irregular, com cheias na primavera e longos períodos de estiagem. O mais importante deles é o Ebro, o maior do país; nasce na cordilheira Cantábrica e desemboca no Mediterrâneo. O Llobregat, que nasce nos Pireneus e também desemboca no Mediterrâneo, é o principal rio da Catalunha.