丹沢山地は山梨県の山中湖を源流とする相模川と、富士山東麓を源流とする酒匂川の2つの相模湾へ注ぐ水系に囲まれています。また、丹沢山地の南側には相模湾に注ぐ金目川（花水川）水系があります。河川の勾配は、道志川流域や中津川流域で比較的緩やかですが、酒匂川水系や金目川水系は全般に急峻です。「丹沢」の「丹（タン）」は、「谷」を表すという説もあり、いずれの水系も山間部では深い谷が多く見られ落差が大きいため、たくさんの滝が形成されているのも特徴です。

神奈川県内の上水道の約9割は2つの水系によって賄われています。相模川水系の本川には相模ダム（相模湖）と城山ダム（津久井湖）、支流の中津川には宮ヶ瀬ダム（宮ヶ瀬湖）があり、酒匂川水系には支流の河内川に三保ダム（丹沢湖）があります。このうち、宮ヶ瀬ダムと三保ダムは丹沢山地を主な集水区域としています。また、丹沢周辺の市町村の多くが湧水や伏流水、地下水を水道水源として利用しているなど、丹沢山地は神奈川県民の大切な水源地域になっています。