Địa bàn huyện có hệ thống sông dày đặc gồm sông Thạch Hãn, sông Nhùng, Bến Đá, Thác Ma, Ô Lâu chảy theo hướng tây nam-đông bắc, ngoài ra còn có sông Vĩnh Định chảy theo hướng tây bắc-đông nam đưa nước ra 2 cửa biển là cửa Thuận An (Thừa Thiên Huế) và cửa Việt Yên (Triệu Phong). Từ bắc tỉnh lộ 8, chỉ có một dòng khi đến Hội Yên sông được chia làm hai nhánh đó là Tân Vĩnh Định và Cựu Vĩnh Định. Sông Ô Giang nối sông Ô Lâu tại làng Câu Nhi chảy ra hướng bắc, đến làng Trung Đơn theo Kênh mới Mai Lĩnh nối với Cựu Vĩnh Định tại ngã ba Hói Dét. Sông Nhùng nối với sông Vĩnh Định tại Quy Thiện nhánh này chảy ra Triệu Phong, nối tại Văn Vận chảy về Thuận An. Sông Vĩnh Định được đào dưới thời nhà Nguyễn đoạn mới đào từ La Duy đến Câu Hoan nối nhau tại Cửa Khâu và được đặt tên mới là Vĩnh Định, đoạn sông cũ gọi là Cựu Hà nay chỉ còn là con hói nhỏ, có đoạn đã bị cát lấp. Sông Ô Khê (Bến Đá) nối Ô Giang tại Trung Trường. Ngoài ra còn có nhiều con sông đào đưa nước từ trong cát ra sông cái làm cho đồng ruộng ở Hải Lăng bị chia cắt thành các ô nhỏ. Đặc biệt sau ngày hòa bình thống nhất đất nước Việt Nam, năm 1978, chủ trương của tỉnh Bình Trị Thiên lúc bấy giờ cho đào một dòng kênh dài từ Đập Trấm dẫn nước về cho những cánh đồng thuộc huyện Triệu Hải (nay thành hai huyện Triệu Phong và Hải Lăng như xưa).Dòng kênh này có những nhánh tỏa ra nhiều vùng để cung cấp nước cho những cánh đồng xa các dòng sông cũ.