全疆年径流量在10亿立方米以上的流域性大河水系有：
一、额尔齐斯河
发源于阿尔泰山区西南坡，是全国唯一的北冰洋水系。由哈巴河县流出国境，进入苏联经斋桑泊汇入鄂毕河，最后注入北冰洋的鄂毕湾。河流全长5200公里，新疆境内长584公里，落差2329米，上游最大比降25%，下游最小比降0.07‰，平均比降3.9‰。额尔齐斯河上游有两源，即库依尔特斯河和卡依尔特斯河，以卡依尔特斯河为主源，于可可托海汇合始称额尔齐斯河。主要支流有喀拉额尔齐斯河、克兰河、布尔津河、哈巴河、别列孜河，于国境再纳阿拉哈别克河后入苏联国境。中国境内流域面积为43633平方公里，多年平均径流量114.67亿立方米（含国外来水19亿立方米），出国水量95.3亿立方米。额尔齐斯河流经阿勒泰地区6个县（市），1985年灌溉面积230万亩，占全地区灌溉面积78%以上。
额尔齐斯河下游于20世纪50年代以前，苏联轮船汛期通航布尔津，60年代初停止行驶。该河水产资源丰富，生产鱼类有西伯利亚鲟鱼、哲罗鲑、高体雅罗鱼、东方鳊等10余种。
二、乌伦古河
发源于阿尔泰山东段南坡。主要支流有青格里河、查干河和布尔根河等，由布尔根河河口以下称乌伦古河。河流出山口后流经350公里戈壁沙漠地带，经过渗漏蒸发，余水注入尾闾波特港湖（吉力湖）和布伦托海。乌伦古河以青格里河为干流，全长573公里，落差2183米，平均坡降3.8‰，流域总面积18375平方公里，年总径流量11.84亿立方米，其中由蒙古入境的布尔根河支流入境径流量2.28亿立方米。本流域灌溉青河、富蕴、福海县和国营农牧场，1983年灌溉面积72万亩。
三、伊犁河
发源于新疆天山西部北坡诸山脉，主要支流有特克斯河、巩乃斯河、哈什河，为新疆第一大河。特克斯河发源于苏联，流经我国伊犁地区，至中下游流入苏联境内，最后注入巴尔喀什湖，是世界上较大的内陆河水系之一。河道全长约1500公里，新疆境内长410公里（含特克斯河），流域面积5.59万平方公里，多年平均径流量181.3亿立方米，其中由苏联入境水量9.57亿立方米，年流出国境水量117亿立方米，多年平均流量470立方米／秒。干流（含特克斯河）天然落差1286米，干流在中国境内由雅马渡至国界长205公里，水流较为平缓，平均坡降1.2‰。伊犁河自然条件优越，是新疆农、牧业生产基地，1985年全流域有效灌溉面积507万亩。
据《西域水道记》记载，清乾隆三十二年(1768)由固勒札（今伊宁市）以船运粮至惠远（老惠远城），以供兵食。20世纪初，苏联轻型军舰和机运大船，由伊犁河下游直趋老惠远河岸，来往通航。50年代，苏联货运船只通到三道河子口岸，60年代初通航停止。
伊犁河鱼类资源丰富，有鲤、鲫、鲈等20余种。60年代以后，由内地引进青鱼、草鱼、鲢鱼、莫桑比克罗非鱼，渔业产量日增。
四、玛纳斯河
发源于天山北麓中段的依连哈比尔尕山脉大冰川区，由南向北流经200余公里的山区，进入平原。主要支流有：呼斯台郭勒、芦草沟、大熊沟、大小白杨沟、清水河等，在肯斯瓦特汇合。流出红山嘴后，转向西北，经夹河子、垫坝、沙门子、小拐和大拐最后注入艾兰里湖（又称玛纳斯湖或阿雅淖尔），全长420公里，自然落差3080米。流域面积18084平方公里，年径流量12.8亿立方米。河道平均坡度11‰，红山嘴以下220公里的平原区坡降约1‰～10‰，水流逐渐平缓。玛纳斯河下游为古代农业开发区。1957年生产兵团开发莫索湾时，在荒芜的田野里发现有东古城、西营堡、马拱城遗迹。
1955年以后，玛纳斯河流域修建大泉沟、蘑菇湖、大海子水库和其他水利工程，下游水量逐渐减少。1961年建成夹河子拦河水库后，下游河道断流。
