Многочисленны и многообразны озера и реки парка, а их географическое положение можно назвать уникальным. По периферии парка, охватывая его с трех сторон, проходит один из основных водоразделов Земного шара, который разделяет бассейны Северного Ледовитого и Атлантического океанов (он же водораздел между водосборами Белого и Балтийского морей). В результате несколько рек, верховья которых находятся в западной и северной частях парка, являются притоками Белого моря. Но с основной территории вода, сливаясь в один поток (р. Водла), устремляется на запад, давая начало крупнейшей озерно-речной системе Европы – Неве (р. Верхняя – р. Илекса – оз. Водлозеро – р. Водла – оз. Онежское – р. Свирь – оз. Ладожское – р. Нева – Финский залив). Атлантическая часть парка составляет только около 1,5% от площади водосбора этой системы. В то же время она вносит свой существенный вклад в функционирование двух крупнейших пресноводных озер Европы – Ладожского и Онежского, занимающих первое и второе места по площади акватории.
Территория парка имеет очень развитую гидрографическую сеть. Балтийская часть занимает более 90% площади парка. Здесь гидрографическая сеть представлена притоками оз. Водлозера, относящегося к бассейну Онежского озера. Наиболее крупным из них является р. Илекса, водосбор которой составляет около 75% бассейна оз. Водлозера. На Беломорском склоне расположены самые верхние участки правых притоков р. Выг (Вожма, Лекса) и р. Нюхчи.
Согласно электронной карте масштаба 1:200 000 на территории парка находится 383 озера с общей площадью 523,62 км2 (площадь зеркала без островов 492,98) и 240 рек суммарной длиной 1336,28 км. Коэффициент озерности (отношение суммарной площади водоемов к площади парка) составляет 11,1%, густота речной сети (отношение общей длины водотоков к площади парка) – 0,28 км/км2.
Одно из главных богатств Национального парка – озера. Водоемы имеют ледниковое или болотное происхождение. Часто они представляют собой озеровидные расширения речных русел. Характерной особенностью всех озер парка является их мелководность. Средние глубины составляют чаще всего от 0,5 до 2,5 м, максимальные редко превышают 3 м. Среди водоемов преобладают небольшие мелкие озера (болотные и лесные ламбушки) площадью менее 1 км2. Таких озер на территории парка 358 или 93,5 % от общего количества.
Площадь свыше 10 км2 имеют всего 4 озера: Лузское (площадь с островами 11,60 км2), Нельмозеро (14,00) Монастырское (20,30) и самый крупный водоем парка – Водлозеро (369,90 км2). Кроме того, на территории парка находится 21 озеро площадью от 1 до 10 км2. Основные из них – Калгачинское (площадь озера 8,06 км2), Пильмасозеро (7,48), Нюхчезеро (6,69), Келкозеро (6,32), Ик (5,34), Ухтозеро (4,58 км2). Все они, кроме оз. Нюхчезера, относятся к бассейну Балтийского моря (Онежского озера).
Вода озер имеет низкую минерализацию (менее 30 мг/л). Содержание органических веществ и цветность в большинстве озер высокие вследствие большой заболоченности водосбора.
Видовой состав высшей водной растительности не отличается большим разнообразием. Чаще господствуют заросли тростника, камыша, реже встречаются кубышки, рдест, хвощ, гречиха, осока. Наибольшее развитие (до 40-100%) заросли получили в озерах Келкозеро, Копозеро, Тун, Заднее, Калгачинское.
Одной из основных особенностей озерно-речной системы Илексы являются интенсивно идущие здесь русловые процессы. В русле реки отчетливо видны следы боковой эрозии – в ряде мест берега подмыты, нередки осыпи. Это очень важное обстоятельство, так как для водных объектов Карельского гидрографического района существенная переработка русел с выносом больших объемов речных наносов не характерна.
Это обусловлено местоположением бассейна на самой окраине Балтийского (Фенноскандинавского) щита, в зоне относительно мощных четвертичных отложений, имеющих слабую сопротивляемость размыву, при достаточно мощной энергии речного потока. Врез русла реки больше, чем озерных котловин.
Данное обстоятельство является причиной быстрого, происходящего практически на глазах одного поколения, естественного старения водоемов, расположенных непосредственно на главной оси озерно-речной системы Илексы (озера Калгачинское, Тун, Монастырское, Лузское).
Процесс происходит по следующей схеме. Вследствие большой энергии речного потока (т.е. способности выполнять определенную работу) происходит интенсивный размыв дна и берегов на отдельных речных участках (особенно в периоды высокой воды). Образуются большие объемы наносов. При выходе потока на озеровидные расширения русла гидрологические условия резко меняются, транспортирующая способность потока падает, начинается аккумуляция речных наносов. Водоемы выполняют функцию своего рода отстойников. Вследствие этого озерные котловины заполняются донными отложениями, глубины уменьшаются, на образовавшихся мелководьях бурно развивается водная растительность, остатки которой также оседают на дно.
Озеро мелеет и постепенно превращается в свою противоположность – болото. Именно это явление и имеет место на перечисленных выше водоемах.
Об активном течении данного процесса свидетельствует также отчетливо видная на крупномасштабных топографических картах характерная форма устьевых участков, которые представляют собой заполненные речными наносами бывшие озерные плесы. В результате сформировались своеобразные, выдвинутые далеко в водоемы, клювовидные устья, часто имеющие вид канала, окаймленного аккумулятивными дамбами и идущего уже в пределах акватории. Особенно хорошо это видно на оз. Монастырском. В этих зонах формируются своего рода дельты с постоянными или функционирующими только периодически дополнительными рукавами.
Процесс природной евтрофикации водоемов, протекающий с такой скоростью, нигде в Карелии больше не отмечен, вследствие чего названные выше объекты представляют собой большой научный интерес.
Из 240 рек, находящихся на территории парка, только 12 имеют длину больше 30 км. Главный водоток – р. Илекса (длина 152,7 км), полностью протекающая в пределах парка. Вытекает она из оз. Калгачинского, впадает в оз. Водлозеро. Ее бассейн вытянут внаправлении с севера на юг и занимает площадь 3950 км2 (примерно 80% территории парк). Река является основным водно-туристским маршрутом парка.
Другие реки имеют меньшую протяженность и протекают по территории парка только частично. Основными из них являются: Нюхча (общая длина – 106,0 км, на территории парка – 19,6 км), Вожма (93,0 и 9,0 соответственно), Лекса (72,0 и 18,0), Чусрека (64,9 км всего и 33,8 км на территории парка).
Жемчужиной территории парка является озеро Водлозеро – его основной водный объект. Площадь его водосбора составляет 5299 км2 и почти вся находится в границах парка. Примерно 68% принадлежит Архангельской области, остальная территория – Республике Карелия.
Водоем относится к водной системе р. Водлы – самого крупного притока Онежского озера. Значения его площади несколько отличаются по разным источникам, но в целом достаточно близки и составляют от 370 до 358 км2.
Озеро овальной формы с далеко вдающимися в него мысами, особенно в южной и восточной его частях. На нем насчитывается 196 островов общей площадью 34 км2. В плане на озере выделяются три плеса. В центральном плесе имеются две впадины: Кильдинская глубь с глубинами до 12,5 м в восточной части и у острова Пелгостров – с максимальной глубиной 16,3 м. Здесь же по западному побережью и на северо-западе плеса расположены обширные мелководья, переходящие к центру в группу островов. Следует отметить, что по информации местных жителей значение максимальной глубины в значительной степени занижено и в действительности она превышает 20 м. Для проверки этих данных была предпринята попытка промеров глубин в указанном районе (узкая щель вблизи о. Пелгостров). К сожалению, ввиду сложных погодных условий и по техническим причинам, точные промеры выполнить не удалось, но, тем не менее, наличие глубин порядка 20 м было достоверно установлено.
Главный приток Водлозера – р. Илекса – занимает около 75% его водосборной площади, обеспечивая до 73% притока вод. Остальные притоки относятся к категории малых по размеру и водности. Оз. Водлозеро – неглубокий проточный водоем. Температура воды на различных глубинах изменяется незначительно и во многом определяется годовым ходом температуры воздуха. В летнем ходе наблюдается один максимум (июль) равный примерно 180С. Переход температуры воды через 40С происходит в среднем 17 мая, через 100С – 6 июня. Для периода открытой воды характерно ее равномерное распределение по глубине. В прибрежной зоне температура воды, в связи с небольшой теплоемкостью, испытывает резкие колебания и тесно связана с температурой воздуха. Осенний переход через 40С происходит во второй половине сентября.
В естественном состоянии оз. Водлозеро имело сток в реки Сухая Водла и Вама, которые, сливаясь, образуют р. Водлу. Гидрологический режим оз. Водлозера и р. Водлы был изменен в 1934 г. вследствие зарегулирования стока плотинами на реках Сухая Водла и Вама. Было образовано водохранилище сезонного регулирования для обеспечения лесосплава по р. Водле. В настоящее время в истоке р. Вама построена новая нерегулируемая плотина, которая позволяет поддерживать минимальные уровни воды водоема, оптимальные для рыбохозяйственных целей (нерест рыбы, обеспечение условий для ее нагула), и пропуск максимальных объемов воды в период весеннего половодья. Можно считать, что озеро входит в новую, уже третью фазу функционирования – фазу с естественным гидрологическим режимом.
Рыбное население водоемов парка сравнительно богато в видовом отношении. Несмотря на то, что в бассейне оз. Водлозера в 1,5 раза меньше видов рыб, чем в соседнем Онежском озере, по разнообразию водлозерская ихтиофауна соизмерима с относящимся к верхневолжскому бассейну оз. Белому и превосходит такие близко расположенные большие озера бассейна Белого моря, как Кубенское, Лача, Воже, Выгозеро, в которых встречается 11-15 видов рыб.
Ихтиофауна водоемов парка по уточненным данным включает 24 вида рыб и круглоротых. Из них к основным промысловым видами относят 13: судак, лещ, синец, щука, ряпушка, снеток, сиг, налим, окунь, плотва, ерш, густера, язь. Наибольшую ценность в рыбохозяйственном и генетическом отношениях представляют сиговые: сиг и ряпушка. Обитают здесь и сравнительно редкие охраняемые виды. Один из них – подкаменщик обыкновенный – занесен в Красную книгу России. Четыре вида рыб занесены в Красную книгу Карелии.
Сегодня одним из крупных высокопродуктивных и наиболее эксплуатируемых водоемов не только национального парка, но и всей Карелии остается оз. Водлозеро. Объем вылова рыбы в нем составляет 12–15% от всего улова в пресноводных водоемах Карелии. Вылов рыбы на единицу площади колеблется от 10 до 18 кг/га.
Одним из основных объектов промысла в оз. Водлозере является судак. Самой высокой величины (78,5 т) его улов был зафиксирован в 1983 году. В последние годы объемы его добычи колеблются от 8,4 т. (2002 г.) до 34,5 т. (1997 г.) Судак пользуется наибольшей популярностью как объект промысла и у местных жителей и у предпринимателей. В основном это обусловлено не высокими товарными качествами судака, а высокой ценой его продукции. Практически вся рыбопромысловая деятельность на водоеме направлена на добычу этого ценного объекта. В связи с этим в последние годы в Водлозере снижаются как объемы вылова судака, так и его размеры. Сегодня значительную часть его уловов составляют четырехлетние особи весом 300 г, размером около 30 см. При продолжении существующей практики рыболовства запасы судака в водоеме могут быть подорваны. В настоящее время необходимы срочные меры по оптимизации его добычи, но прежде всего необходимо понимание со стороны населения уязвимости этого ценного природного ресурса.
Широко распространен в водоемах парка и лещ. Этот вид долгое время определял рыбопромысловый статус Водлозера и водоем относили к лещово-снетковым. В 50–70-е годы прошлого столетия уловы леща были относительно равномерны и составляли порядка 50 т. Необычайный для озера вылов леща наблюдался в 1985–1988 гг. В этот период добыча леща достигала 71,2–77,7 т в год и оказалась рекордной за всю историю Водлозерского рыболовства. В 90-х годах вылов этого был на уровне 10 т. В последние годы наблюдается увеличение численности леща, но преимущественно за счет его озерной медленно растущей формы. В настоящее время средняя длина тела леща в уловах составляли около 26 см, вес – 450 г.
Начиная с 1980 г. в оз. Водлозере одной из основных промысловых рыб, отражаемых в статистической отчетности, становится синец. В последние годы он стал занимать доминирующее положение в промысле. Причины отмеченного "взрыва" численности синца в оз. Водлозере возможно связаны с процессами общего потепления климата, отмечающегося в последние десятилетия. Учитывая расположение озера у северной границы распространения синца, такое объяснение вполне вероятно.
Одной из причин роста численности рассматриваемого вида после 1980 г. может также служить более благоприятные, по сравнению с лещом, условия размножения и значительное сокращение запасов снетка и ряпушки, которые конкурируют с синцом в питании. Его вылов составляет около 160 т. Средний вес в уловах -250 г, длина – 23 см.
Несмотря на свои незначительные размеры, снеток или озерная корюшка на протяжении многих лет являлся важным объектом промысла. Оз. Водлозеро – единственный водоем Карелии, где обитает этот вид. Из-за высоких товарных качеств снеток пользовался большой популярностью не только у жителей Водлозерья, но и всей Республики. В настоящее время численность снетка в оз. Водлозере резко сократилась, что связано с глобальным потеплением климата и с ухудшением его кормовой базы вследствие резкого возрастания численности его конкурента в питании – синца. Щука является не только ценным промысловым объектом, но и хорошим биологическим мелиоратором в водоеме. В промысловых уловах встречается щука в возрасте до 20 и более лет при длине тела до 1,0 м и массе 8,3-8,5 кг. Рост щуки хороший, что связано с наличием в водоеме достаточного количества доступных кормовых объектов, таких как плотва, окунь, ряпушка, снеток и ерш.