地表水年径流受降雨、地形、植被和土地开发的影响，在市境内由东北向西南逐渐减小，变化幅度较大。地势从东北到西南，由低丘陵、高平原、河阶地、河漫滩依次呈阶梯形逐渐降低。海拔高度最高471米，最低147米，一般为200米上下。年平均降水量为551毫升，最大降水量867毫米，88%集中在5-9月份。境内通肯河、克音河、扎音河、海伦河、三道乌龙沟五条河流横贯东西，东方红（最大蓄水量2.2亿立方米）、联丰（最大蓄水量0.66亿立方米）、星火（最大蓄水量0.11亿立方米）、辽源（最大蓄水量0.13亿立方米）、新曙光（最大蓄水量0.07亿立方米）五座大型水库和三十多座小型水库星罗棋布。地表水年平均资源量为4.11亿立方米。地下水的埋藏、分布受地质构造、地貌以及水文气象因素的控制和影响。海伦市为松花江、嫩江冲击平原，地势较平坦，处于松辽凹陷北部型结构差异不显著下降区，属第四纪堆积物粘土及粉质粘土。市区内，第一层水网在地下43-50米，第二层水网在地下75-85米，第三层水网在地下110米以下。