Josefvatnet har tilløp fra en rekke mindre elver og bekker, hvorav de største er Jarelva og Trollelva, begge fra nord, og Forselva fra sør. Utløp er gjennom Holmelva, som renner fra østenden av vatnet til Balsfjorden. Vatnet har gitt navn til bygda Josefvatn, som ligger langs nordsida av vatnet.