Existen tres ríos principales que nacen en el parque, el río Santa, río Yanamayo y el Pativilca, los dos primeros discurren en la misma dirección de sur a norte: el Santa recibe el aporte de 23 ríos de la Cordillera Blanca, que tienen su origen en 457 glaciares y desemboca en el océano Pacífico, el río Yanamayo recibe el aporte de 16 ríos, que tienen su origen en 192 glaciares y desagua en el río Marañón, que avena al Amazonas para que desemboque en el Atlántico.