Поверхневі води в межах НПП «Черемоський» представлені, в основному, річками Білий Черемош, Перкалаб і Сарата з численними безіменними притоками, які дренують і розчленовують схили пасом хребтів Чорний Діл, Жупани, Яровиця та г. Томнатик та відносяться до басейну Білого Черемоша. Гідрологічний режим визначається особливостями погодних умов, гідрохімічний склад в цілому належить до гідрокарбонатно-кальцієвого типу. Річки мають гірський характер. Долини їх, як правило, вузькі і глибокі, схили часом стрімкі. Русла мають значне падіння, часто загромаджені камінням і уламками скель, інколи зустрічаються пороги.
На території гірського поселення Перкалаб бере свій початок річка Білий Черемош, яка вбирає в себе води двох приток – річок Перкалаб і Сарата.
Тип живлення річок – змішаний, тобто у ньому беруть участь дощі, сезонні сніги, грунтові та підземні води. Роль цих джерел для річок неоднакова. При збільшенні висоти водозбору відбувається перерозподіл окремих джерел живлення – зростає частка снігового і підземного живлення і дещо скорочується роль дощів. Режим рівнів води в річках характеризується безладним чергуванням паводків протягом усього року. В середньому за рік спостерігається 25-30 піків підняття рівня води. Більшість їх припадає на весняно-літній час. Максимальні рівні спостерігаються в середині – кінці березня під час інтенсивного танення снігу та в літні місяці після раптових, а іноді й тривалих злив. Часто снігове водопілля супроводжується дощовими паводками, тоді підвищені рівні води в річках затягуються до кінця квітня – початку травня.
Річки несудноплавні, раніше по них сплавляли ліс. Подекуди експлуатували як безкоштовне джерело енергії, але загалом внаслідок низького рівня технологічного забезпечення краю люди дали річкам та потокам спокій.
Природні перепади на території НПП «Черемоський» представлені декількома водоспадами, що знаходяться на східних та західних схилах хребта Чорний Діл. Найбільший з них – Кортузіанський водоспад, висотою до 3,5 м.
Заболоченість території парку низька, на його території є три типи боліт: висячі, улоговинні та присхилові. Висячі болота знаходяться у межах Чорнодільського кристалічного середньогір'я на північно-східних схилах пасма Чорний Діл; улогове болото розташоване на другій терасі лівого берега р. Сарати на відстані приблизно 50м від русла річки та присхилове – біля підніжжя хребта Чорний Діл у долині р. Сарати (комплексна пам’ятка природи місцевого значення «Білий потік»).
За схемою гідрологічного районування України, територія парку розташована в межах Центральнокарпатської та Дністровсько-Прутської гідрологічних областей, які входять до складу гідрологічної країни Українських Карпат.