北運河水系屬海河水系，位於潮白河與永定河之間。上源溫榆河，至通縣北關閘以下，始稱北運河。

北運河歷史上主要作用為漕運，是京杭大運河北端，為解決南糧北運和溝通南北文化交流發揮了顯著作用。

如今，北運河水系就是北京最重要的排水水系，北京市70%以上的人口都在北運河流域工作生活。

潮白河是北京的五大水系之一，也是北京市重要的水源之一，古稱沽水、鮑丘水。

沽水，係白河的古稱，鮑丘水是潮河的古稱，只因潮白河上游由潮河、白河兩大支流組成。

潮河發源於河北省豐寧草碾溝南山，向南流，在古北口附近流入密雲，在桑園以西匯入安達木河，在高嶺以南納入清水河，向西南流，在阿槽村與白河匯合。

大清河水系位於海河流域中部，支流眾多，形如折扇。大清河水系覆蓋北京西南邊陲，拒馬河是大清河水系北京區域的主要河流。

拒馬河猶如一條綠色的飄帶，蜿蜒曲折地流淌在北太行的崇山峻嶺之間,孕育了這裡獨特的靈山秀水。

後來隨著北京城址的變遷，大清河流域逐漸遠離了城市中心，尤其是金代北京成為皇家都城之後，拒馬河及其沿岸的皇家建築並不多見。

薊運河水系位於潮白河水系的東南方，在北京境內的長度較短，其支流主要分佈于北京市平谷區境內，在平谷區西南部匯流出京。

主要河流是平谷區東南部的泃河，是薊運河的上游支流。

泃河發源於河北興隆縣青灰嶺，向南流經天津薊州區北部羅莊子，急轉西流，在泥河村附近入平谷區境，先後納入錯河、金雞河、洳河，折向南，流出北京市，在河北省九江口附近與州河匯合，始稱薊運河。

永定河水系的重要組成部分是永定河，它是流經北京境內最大的河流。

永定河在歷史上有多個名稱，東漢、三國時稱漯水，因河道出山口後的河道常變稱它為無定河，明朝時因泥沙多又稱渾河，清康熙三十七年（1698年），盧溝橋兩岸修築堤防後，賜名為永定河。

北京市可以説是永定河的恩賜，北京城就是在它的沖積扇上建立起來的，而且北京市後來的很多河流，也都是在永定河故道上發育而成的。其流域的變遷與北京城的歷史休戚相關，因而被譽為“北京的母親河”。