A Kárpát-medence szinte teljes egészében a Duna vízgyűjtő területéhez tartozik. A bajorországi Fekete-erdőben eredő, Közép-Európát és a Balkánt átszelő 2850 km hosszú Duna hatalmas, háromágú deltát alkotva ömlik a Fekete-tengerbe. A Duna kilenc országot szel át (Németország, Ausztria, Szlovákia, Magyarország, Horvátország, Szerbia, Románia, Bulgária, Ukrajna). Dévénytől a Vaskapuig terjedő szakasza a Kárpát-medencében jelentős folyók vizével gyarapodik. A Dévényi-kaputól Budapestig bal oldalról a Vág, a Nyitra, a Garam és az Ipoly folyók, jobb oldalról a Lajta és a Rába ömlik bele. Budapesttől délre jobbfelől a Sió-csatorna, a határon túl a Murával bővült Dráva és az ugyancsak nagy vízhozamú Száva, balról pedig a Tisza gyarapítja a Duna vízhozamát, s okoz árvízveszélyt. A folyó Európa legnagyobb vízrendszerének, a Duna—Majna—Rajna-csatornarendszernek a része. Ezen eljuthatunk a világ egyik legnagyobb tengeri kikötőjéhez, Rotterdamba, s kijáratunk van a Fekete-tenger felé is. A Duna építő-romboló munkája olyan csodálatos természeti képződményeket hozott létre a Kárpát-medencében, mint például a Szigetköz és a Csallóköz, a Duna-kanyar, a Szentendrei-sziget, a főváros szívében levő pihenőpark, a Margitsziget, a Mohács- sziget, vagy az Al-Duna mesés tájai, kis szigetei és a Vaskapu. A Duna legfontosabb és legnagyobb mellékfolyója, egyben a Kárpát-medence másik fő folyója, a Tisza Újvidék alatt, Titelnél folyik a Dunába. A„kanyargó” Tisza vízgyűjtő területéhez tartozik a Kárpát-medence területének keleti fele.
A Tisza rendkívül szélsőséges vízjárású folyó, amelynek víztömege a tavaszi hóolvadások hatására előálló árvíz idején a Felső-Tisza mentén több mint százhússzorosa is lehet a nyári időszak víztömegének. (Összehasonlításul: a Duna esetében ez az adat csak kb. 10—15-szörös.) A Tisza eredetileg 1400 km hosszan kanyargott végig az Alföldön, de a 19. században Széchenyi István és Vásárhelyi Pál hatalmas folyamszabályozási munkája nyomán 900 km-re „egyenesítették” ki, s Szolnokig hajózhatóvá tették a folyót. A folyamszabályozás azonban nem járt teljes sikerrel. A szűkebb mederbe kényszerített folyó 1879-ben, egy nagyobb áradás alkalmával áttörte a gátakat, s elárasztotta egész Szeged városát. Ezután a folyó mentén duzzasztógátakat, csatornákat és víztározókat építettek ki. A Tiszáról leágazó mesterséges csatornák és vízlépcsők főleg a csapadékszegény alföldi táj öntözését szolgálják. A 20. század utolsó évtizedeiben — a mértéktelen és tervszerűtlen erdőirtások következtében — újabb pusztító árvizek sújtották a Tiszahát, az ezredfordulón pedig a Rétköz és a Bereg vidékének településeit és lakóit. A Tiszának sok mellékfolyója van. A folyók zöme keletről, Erdély felől érkezik. Erdély felől fut a Tiszába a Petőfi által megverselt Túr, az Ady említette Kraszna, a Szamos, a Berettyó, a Körös, a Temes és az egész Erdélyen áthaladó Maros, melynek hatalmas víztömege Szegednél ömlik a Tiszába. Magyarország egyik legszebb és leglátogatottabb vidéke a Balaton, amely Közép-Európa legnagyobb meleg vizű tava.
A tó hossza 77 km, legnagyobb szélessége 15 km, legkisebb szélessége a Tihanyi-félszigetnél 1,5 km. Területe 598 km2, átlagos vízmélysége mindössze 3 m, tehát eléggé sekély, csónakázásra és fürdésre kiváló. A Balaton fő táplálója a Zala folyó. A tó fölös vizét a 19. századtól a zsilippel szabályozott Sió-csatorna vezeti le a Dunába. A Balaton déli partja 70 km hoszszú, itt a tó sekélyebb vizű, kitűnő homokos strandok várják az üdülőket. Északi partján kialudt vulkánok sorakoznak (Badacsony, a Szent György-hegy, a Haláp és a Gulács). Itt és a gyönyörű Tihanyi-félszigeten szőlőültetvények, gyümölcsök ékesítik a tájat. A Kárpát-medence állóvizei közül a Balaton mellett a kis Velencei-tó (km2), az Ausztriával közösen birtokolt Fertő, aztán a magashegyek gleccser vájta tengerszemei, Szlovákiában, a Tátrában a Csorba-tó, Erdélyben a kialudt vulkán kráterében keletkezett Szent Anna-tó, illetve a sziken támadt szegedi Fehér-tó és a Vajdaságban a Szabadka mellett fekvő Palicsi-tó érdemel említést. A Kárpát-medence, s azon belül Magyarország hévizekben Európa leggazdagabb tájegysége. A magas hőmérsékletű hévízkutakat különböző célokra, lakások és üvegházak fűtésére, főként azonban gyógyításra hasznosítják. Az ásványi anyagokban rendkívül dús gyógyvizek hőmérséklete olykor a 70 °C-ot is meghaladja, s különböző betegségek gyógyítására alkalmasak. Budapest, Bükfürdő, Eger, Gyula, Hajdúszoboszló, Hévíz, Harkány, Lillafüred, Zalakaros, a határon túl Erdélyben Félix-fürdő, Püspökfürdő, Tusnádfürdő, illetve a Felvidéken Pöstyén, Szobránc, és sok más gyógyfürdő neve közismert, a világ minden tájáról fogad vendégeket. A Kárpát-medence, s azon belül Magyarország az óceáni, kontinentális és mediterrán éghajlati hatások találkozóhelye. Jellegzetesen négy évszakú (tavasz, nyár, ősz, tél), a valódi mérsékelt övbe, a mérsékelten kontinentális térségbe tartozik.
Változatos éghajlati és időjárási viszonyainkra az Atlanti-óceán, a Földközi-tenger térsége és a Kelet-európai-síkság kontinentális éghajlata egyaránt hatással van, ami például a szélirányt is befolyásolja. A négy évszak éghajlati jellemzői a táj arculatát és a mezőgazdasági termelés ciklusait is megszabják. Tavasszal és részben ősz végén történik a növények vetése, palántázása, nyáron és ősszel a betakarítás, a szőlő- és gyümölcsszüret. Télen a fák és a lombos erdők elhullajtják leveleiket, kopár a táj. A Kárpát-medence évi középhőmérséklete +8—12 °C, ezen belül fontos megjegyezni, hogy a tengermelléki országokhoz képest aránylag nagy, 20—25 °C-os az évi középhőmérséklet ingadozása. Az átlagos hőmérséklet értéke januárban a legalacsonyabb —2—4 °C, és júliusban a legmagasabb, 23—25 °C. A napsütéses órák száma évente 1700—2100 óra között van, ennek értéke az Alföldön nagyobb (2000—2óra/év), a hegyvidéken kisebb (1700—1800 óra/év), ami a mezőgazdasági termelést befolyásolja, akárcsak a csapadék. Az évi átlagos csapadékmennyiség 500—1000 mm, az Alföldön 500—600 mm, a hegyvidéken 800—1000 mm. A csapadék majdnem fele télen, hó formájában jut el a földre. A Kárpát-medence domborzata a szelek irányát is befolyásolja. A Tisza vonalától nyugatra az Atlanti-óceán felől érkező északnyugati szelek, a Tiszától keletre pedig az északkeleti szelek uralkodnak.
