Территория округа омывается на западе водами Белого, на севере Баренцева и Печорского, на северо-востоке Карского морей, образующими многочисленные заливы - губы: Мезенскую, Чёшскую, Колоколковскую, Печорскую, Хайпудырскую и др.

Характерны густая речная сеть (в среднем 0,53 км на 1 км² площади), обилие озёр. Реки относятся к бассейнам морей Северного Ледовитого океана, имеют в основном равнинный характер, на кряжах - порожистый. Питание преимущественно талыми снеговыми водами (до 75% стока). Дождевые воды имеют подчинённое значение (15-20% стока), доля подземных вод составляет 5-10% либо практически отсутствует. Распределение стока носит резко выраженную сезонность с летней и зимней меженью, большим весенним и незначительным осенним паводками. Продолжительность ледостава 7-8 месяцев. Толщина льда к концу зимы достигает 0,7-1,2 м, а небольшие тундровые реки промерзают до дна.

Среди рек особое место занимает река Печора. Река берёт начало на западных склонах Северного Урала и впадает в Баренцево море. Её длина 1800 км, площадь бассейна 319 тыс. км². В пределах округа находится её низовье (220 км) с обширной дельтой. Глубины позволяют морским судам подниматься до Нарьян-Мара. По водности Печора уступает в европейской части России только Волге. Другие наиболее крупные реки округа: Ома - 268 км, Пёша - 257 км, Чёрная - 308 км, Море-Ю, Каратаиха - 308 км, Кара - 310 км, Снопа, Волонга, Индига, Вижас, а также притоки Печоры — Адзьва - 334 км, Колва - 564 км, Шапкина - 499 км, Сула 353 км, Лая. Всего речной фонд насчитывает 1542 реки протяжённостью 26,6 тыс.км.

Территория НАО отличается исключительной озёрностью. Обилие озёр объясняется наличием многочисленных впадин в условиях вечной мерзлоты. Озёрный фонд насчитывает 283 водоёма площадью 112,4 тыс.га. Наиболее крупными водные озёрные системы округа: Пильненская группа (39 озёр общей площадью 20 тыс.га), Просундуйская группа (29 озёр общей площадью 2,6 тыс.га), Вашуткинская группа (25 озёр общей площадью 9,4 тыс.га), Урдюжская система (6 озёр общей площадью 9,4 тыс.га), Индигская группа озёр и озеро Голодная Губа (18,5 тыс.га). Большинство озёр мелкие с площадью водного зеркала до 3 км² и средними глубинами 0,5-3 м, реже 4-5 м. Котловины озер в основном остаточно-ледникового и термокарстового происхождения, в долинах рек — реликтовые озера-старицы.

Болота занимают 5-6%, на побережье до 10-20% территории. Глубина их от 0,5 до 2 м. Основные типы болот: бугристые (плоско- и крупнобугристые) и верховые сфагновые грядово-мочажинные атмосферного питания, пойменные низинные грунтового питания и переходные сфагновые. Мощность торфяных залежей бугристых болот достигает 3—5 м. Подземные воды, за исключением района г. Нарьян-Мара, изучены недостаточно.