Posee una inmensa cuenca que alcanza un área de alrededor de 880,000 km².

A la izquierda le llegan 99 ríos con 230 afluentes. Sin tomar en cuenta los numerosos riachuelos, arroyos, caños y quebradas que reciben sus afluentes y él mismo. Directamente, el Orinoco se forma por la unión de las aguas de unos 715 ríos, algunos de los cuales se le equiparan en caudal.

La cuenca del lago de Valencia:
El lago de Valencia y su cuenca se encuentran entre los estados Aragua y Carabobo. A esta cuenca llegan las aguas de muchos ríos que nacen en las montañas que lo rodean y que forman parte de la cordillera de la costa. Esta región ocupa un pequeño espacio del territorio de Venezuela (menos del 1%), pero en ella habitan más de 2 millones de personas y se concentran 3 de cada 10 industrias presentes en el país.
El lago de Valencia
Después del lago de Maracaibo, el de Valencia es el de mayor extensión e importancia de Venezuela. Este es uno de los pocos lagos cerrados o «endorreicos» del mundo, ya que las aguas que lo alimentan no son drenadas hacia otros lagos, ríos o el mar.
Llamado por los indígenas que habitaban la región Tacarigua, el lago fue nombrado Valencia por Juan de Villegas en 1547. Al lago se le conocía como «el de los 22», ya que en él se encontraban 22 islas y desembocaban 22 ríos.

El Lago de Maracaibo está ubicado en el occidente de Venezuela, en el estado Zulia. Posee cerca de 13,820 km², lo que hace que sea el lago más grande de Sudamérica y Latinoamérica, además de tener una gran riqueza petrolífera, de donde se extrae la mayor parte de la producción de crudo del país. También se presenta un fenómeno conocido como el Relámpago de Catatumbo, la fábrica de ozono de la Madre Naturaleza. Este fenómeno es capaz de producir 1,176,000 relámpagos por año, produciendo el 10% de la capa de ozono del planeta.

El río Cuyuní es un río sudamericano que se encuentra entre Guyana y la parte oriental del estado Bolívar, en el este de Venezuela, y en algunos tramos sirve como frontera entre los dos países.

El río tiene un recorrido de 618 km, de oeste a este, desde El Dorado, capital del municipio Sifontes. Luego tiene una bifurcación que forma una isla central y vuelven a reunirse casi en la frontera venezolana-guyanesa, pasando la frontera del municipio Sifontes y Venezuela, es decir, ya en Guyana, pasa entre las regiones de Barima-Waini y Cuyuni-Mazaruni, sirviendo de límite entre ambos. Pasa entre la región Pomeroon-Supenaam y Cuyuní-Mazaruni, región de las Islas Essequibo-Demerara Occidental, hasta desembocar en el río Esequibo, un poco antes de que este desemboque en el océano Atlántico.

Tiene una cuenca de 50,347 km², de los que unos 12,192 se encuentran en la Guayana Esequiba. En la parte venezolana de su cuenca recibe el nombre de Yuruari y recibe afluentes, por la izquierda, que nacen en la Altiplanicie de Nuria, como el Botanamo; y por la derecha, ríos que proceden de la Gran Sabana, como el Venamo. Poco antes de su desembocadura en el Esequibo, recibe al río Mazaruni por la derecha.

La central de energía hidroeléctrica de Kamaria está situada en la parte guyanesa del río Cuyuni. El río es una fuente de oro aluvial. La Isla Anacoco está en la confluencia del río Cuyuni y del Venamo: Venezuela anexó la mitad guyanesa de la isla en 1966, como parte de sus reclamos sobre el territorio en disputa de la Guayana Esequiba. Hasta la actualidad, la parte guyanesa de Anacoco sigue bajo el dominio venezolano.

El golfo de Paria es un golfo situado en la desembocadura del delta del río Orinoco en el océano Atlántico, al norte de América del Sur, cuyas aguas y costas comparten las repúblicas de Trinidad y Tobago y Venezuela. Tiene una extensión de aproximadamente 7,800 km², conforma una parte de la fachada atlántica de Venezuela, formando las costas de los estados Delta Amacuro, Monagas y Sucre, y a su vez separa el continente sudamericano de la isla de Trinidad, la mayor de Trinidad y Tobago, por lo que el golfo es una zona de frontera marítima.

La cuenca de los ríos Guainía-Negro, en un trayecto fluvial de 240 km de extensión, drena sus aguas al río Amazonas en Brasil, y tiene como principal afluente al río Casiquiare. Aquí se presenta el interesante fenómeno hidráulico del Brazo Casiquiare, que comunica las dos grandes cuencas de los ríos Orinoco y Amazonas, y permite la interconexión fluvial norte-sur.

El régimen hídrico de las dos cuencas está muy relacionado con el régimen pluviométrico y la geología regional. Esta impone cierto control en el trazado de la red de drenaje, por lo que las corrientes de agua, al discurrir sobre las formaciones más resistentes, dan origen a saltos y raudales que pueden interrumpir la navegación, principalmente en la época de aguas bajas. Con todo, la inmensa red hidrográfica constituye la más importante vía de comunicación de la región.

Cuenca del Mar Caribe
80,000 km² en territorio venezolano
Drena las vertientes orientales del sistema de Lara-Falcón y las planicies costeras del oriente de Falcón y Yaracuy. Las vertientes septentrionales de la Cordillera de la Costa y la depresión del Unare.

Sus ríos principales son: El Tocuyo, Aroa, Yaracuy, Tuy, Unare, Neverí y Manzanares.
La cuenca del Caribe y la del lago de Valencia tienen la menor oferta de agua por km² y por año de todo el país y, al mismo tiempo, la densidad de población es en ella la más alta de la nación.