El pico Tres Mares se ubica geográficamente en la divisoria de tres cuencas distintas, hecho que lo convierte en la única cima de España que vierte el agua de sus laderas hacia los tres mares que rodean la Península: su ladera oeste vierte al Nansa, que desemboca en el Cantábrico; su ladera norte desagua a la cuenca del Híjar-Ebro, que desemboca en el Mediterráneo, y su cara sur vierte aguas al Pisuerga, que, uniéndose al Duero, desemboca en el Atlántico.