北运河水系属海河水系，位于潮白河与永定河之间。上源温榆河，至通县北关闸以下，始称北运河。

北运河历史上主要作用为漕运，是京杭大运河北端，为解决南粮北运和沟通南北文化交流发挥了显著作用。

如今，北运河水系就是北京最重要的排水水系，北京市70%以上的人口都在北运河流域工作生活。

潮白河是北京的五大水系之一，也是北京市重要的水源之一，古称沽水、鲍丘水。

沽水，系白河的古称，鲍丘水是潮河的古称，只因潮白河上游由潮河、白河两大支流组成。

潮河发源于河北省丰宁草碾沟南山，向南流，在古北口附近流入密云，在桑园以西汇入安达木河，在高岭以南纳入清水河，向西南流，在阿槽村与白河汇合。

大清河水系位于海河流域中部，支流众多，形如折扇。大清河水系覆盖北京西南边陲，拒马河是大清河水系北京区域的主要河流。

拒马河犹如一条绿色的飘带，蜿蜒曲折地流淌在北太行的崇山峻岭之间,孕育了这里独特的灵山秀水。

后来随着北京城址的变迁，大清河流域逐渐远离了城市中心，尤其是金代北京成为皇家都城之后，拒马河及其沿岸的皇家建筑并不多见。

蓟运河水系位于潮白河水系的东南方，在北京境内的长度较短，其支流主要分布于北京市平谷区境内，在平谷区西南部汇流出京。

主要河流是平谷区东南部的泃河，是蓟运河的上游支流。

泃河发源于河北兴隆县青灰岭，向南流经天津蓟州区北部罗庄子，急转西流，在泥河村附近入平谷区境，先后纳入错河、金鸡河、洳河，折向南，流出北京市，在河北省九江口附近与州河汇合，始称蓟运河。

永定河水系的重要组成部分是永定河，它是流经北京境内最大的河流。

永定河在历史上有多个名称，东汉、三国时称漯水，因河道出山口后的河道常变称它为无定河，明朝时因泥沙多又称浑河，清康熙三十七年（1698年），卢沟桥两岸修筑堤防后，赐名为永定河。

北京市可以说是永定河的恩赐，北京城就是在它的冲积扇上建立起来的，而且北京市后来的很多河流，也都是在永定河故道上发育而成的。其流域的变迁与北京城的历史休戚相关，因而被誉为“北京的母亲河”。