این حوزه آبخیز که مساحت آن به 173،300 کیلومتر مربع می رسد، دارای شیب زیاد بوده و بیشترین اختلاف ارتفاع حوزه آبخیز های کشور را که بالغ بر 5500 متر است، به خود اختصاص داده است. در این محدوده سیزده رودخانه با مساحت حوزه آبخیز بیش از هزار کلیومتر مربع وجود دارد که رودخانه های ارس، سفیدرود، هراز و اترک از نظر وسعت حوزه آبخیز و ویژگیهای اقلیمی و تداوم آبدهی متفاوت از حوزه دیگر می باشند. رودهای فوق دارای حوزه آبخیزهای کوهستانی وسیعی هستند و پوشش گیاهی غالب آنها جنگلی است.

حوزه خلیج فارس و دریای عمان :

این حوزه آبخیز با مساحت 437،150 کیلومتر مربع یکی از پهناورترین حوزه آبخیز های ایران محسوب می گردد و رودخانه های غرب، جنوب غربی و جنوب زیرحوزه های سرچشمه گرفته از کوههای زاگرس و بشاگرد و بلوچستان را در بر می گیرد. جمعاً 29 رودخانه با مساحت بیش از 1000 کیلومتر مربع در این زیرحوزه وجود دارد که یا به درون کشور عراق جریان می یابند و پس از پیوستن به رودخانه دجله به خلیج فارس می ریزند و یا بطور مستقیم به خلیج مزبور و یا دریای عمان وارد می گردند. برخی ازبزگترین رودخانه های این حوزه آبخیز به ترتیب از شمال تا جنوب خاوری عبارتند از: سیروان، کرخه، کارون، جراحی، زهره، هله، موند، کل، میناب و سرباز.

در باب اهمیت این زیرحوزه فقط به این نکته بسنده می شود که رودهای دشت خوزستان به تنهائی 30 درصد منابع آب کشور را دارا می باشند.

حوزه آبخیز دریاچه ارومیه :

مساحت این حوزه دریاجه ارومیه 50،850 کیلومتر مربع است در این حوزه دریاجه ارومیه هشت رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد و زرینه رود بزرگترین و مهمترین آنها بشمار می آید.

حوزه آبخیز دریاچه نمک قم :

مساحت حوزه دریاچهنمک قم 89،650 کیلومتر مربع است و بخش بسیار ناچیز و کوچکی از آن نیز به دریاچه حوض سلطان و کویر میغان و دشت جنوبی قزوین وارد می گردد. رودخانه های جاجرود، کرج، شور، قره چای و قمرود به این حوزه زهکشی می شوند در این محدوده شش رودخانه با مساحت بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد که رودخانهشور و قره چای و قمرود بزرگترین آنها محسوب می شوند.

حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان :

این حوزه که از زیر حوزه های کوچک باتلاق گاوخونی، کویر ابرکوه، شوره زار مروس و کویر سیرجان تشکیل یافته است، دارای 90،700 کیلومتر مربع مساحت است و زاینده رود بزرگترین رودخانهآن بشمار می آید. انتقال آب کارون از طریق تونل کوهرنگ به زاینده رود از وقایعی است که بر بیلان هیدرولوژیک این محدوده تاثیر دارد.

حوزه نیریز یا بختگان :

این حوزه با مساحت 31،000 کیلومتر مربع از حوزهای فرعی دریاچه کافتر، دریاچه بختگان و دریاچه مهارلو تشکیل شده و رودخانه کر مهمترین رود این منطقه محسوب می شود.

- حوزه آبخیز جازموریان :

حوزه جازموریان با مساحتی برابر 69،600 کیلومتر مربع در جنوب شرقی ایران و بین رشته کوههای بشاگرد (در جنوب) و جبال بارز (در شمال) جای دارد و آبهای سطحی آن کلاً به هامون جزموریان می ریزد. در این حوضه پنج رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد که هلیل رود بزرگترین آنهاست. 

حوزه دشت کویر :

این حوزه که یکی از کم بارش ترین حوزه های کشور محسوب می شود از حوضه های کوچکتری چون کویر حاج علی قلی، کویر نمک و دشت گناباد تشکیل می یابد و مساحت آن به 227،400 کیلومتر مربع بالغ می گردد.. از رودخانه های قابل توجه این حوزه به حبله رود ( واقع در گرمسار) و کال شور جاجرم که یکی از طویل ترین رودخانه های ایران است، می توان اشاره نمود.

حوزه آبخیز کویر لوت :

مساحت این حوزه که حوزه کویر لوت از زیرحوزه های کوچک تری چون نمکزار طبس، دغ محمد آباد، کویر ساغند، شوره زارهای شمال خاوری شهرستان بافق و کویر سرجنگل تشکیل یافتهو یکی از کم باران ترین و خشک ترین حوضه های ایران است به199،000 کیلومتر مربع بالغ می گردد و از مهمترین رودخانه های آن که اغلب سیلابی و فصلی هستند می توان به رودخانه تهرود واقع در استان کرمان اشاره کرد.

حوزه اردستان و یزد و کرمان :

این حوزه که با مساحت 99،800 کیلومتر مربع یکی از خشک ترین و بی آب ترین حوضه های ایران بشمار می آید، از زیرحوزضه های کوچک تری چون دغ سرخ، کویر سیاه کو، کویر درانجیر، دشت جنوب خاوری یزد، شنزار کشکوئیه، دشت کویرات و شنزارهای جنوب کرمان تشکیل یافته است.

- حوزه صحرای قره قوم :

-مساحت این حوضه 43،550 کیلومتر مربع است و یکی از حوضه های کم بارش ایران محسوب می گردد. به همین دلیل حوزه آبخیز آن حالت سیلخیزی و رودها حالت فصلی دارند و رودهای کشف رود و جام رود از مهمترین آنها بشمار می آیند. 

حوزه هامون :

این حوزه که در شرق کشور واقع گردیده است مساحتی برابر با 109،850 کیلومتر مربع داراست و از حوضه های کوچک تری چون نمکزار خواف، دغ  شکافته، دغ بالا، دغ پترگان، دغ توندی، دریاچه نمکزار، دریاچه هامون صابری، لورگ شتران، دریاچه هامون، هامون گودزره، دریاچه کرگی، هامون ماشکل و نمکزارکپ تشکیل یافته است. این حوزه نیز از جمله کم باران ترین و خشک ترین حوضه های ایران محسوب می شود و رودهای هیرمند و ماشکل مهمترین رودهای آن بشمار می آیند.