海南島河流眾多，河系受穹隆構造影響並經劫奪作用後，自中央向四周輻射奔流入海。島上河流***有214條，其中流域面積100平方公裏以上獨流入海的河流40條，流域面積在3000平方公裏以上的河流，北有南渡江，西有昌化江，東有萬泉河，素稱海南島三大河流。河流的特點是：徑流來自降雨，兩者的時空分配不勻；巖石河床，上陡下緩，以短促著稱；洪峰高，歷時短(壹般是2～3天)，中水期也不顯著；常水期河水清澈見底，但洪水期含沙較多，河流下遊多有淤積；分水嶺間多有低平山坳，特別是下遊分水嶺很不明顯，為跨流域調水帶來有利條件。
海南島地形如浮在海上的雪梨，尖端朝東北，軸長達300公裏，東南至西北寬約180公裏。島上地形復雜，中部稍偏西南群山聳立，遂向四周降低，主峰為五指山，海拔1879米，還有黎母嶺、鸚哥嶺、霸王嶺、尖峰嶺等，海拔均在1000米以上。高山周圍依次為低山、丘陵，沿海為臺地、平原。臺地和平原多分布在北部和東部，西部次之，南部最少。全島面積34104平方公裏，其中臺地占65.4%。三角洲和河谷沖積平原為1875平方公裏，僅及臺灣的25%。就地勢的高度、山體的寬廣、山嶺的陡峻，也遠不及臺灣。全島可利用土地面積3400萬畝左右，利用率達66.5%。五指山和四周的山峰構成壹道東北—西南向的100多公裏長的山丘帶，不僅阻擋了北來寒潮的南侵，而且使東南吹來的季風擡升致雨，因而五指山以南地區有良好的熱帶作物生長環境。
海南島的氣候具有日照長、氣溫高、熱量豐富、雨豪、風多的特點。島的東部受臺風威脅最嚴重，平均每年達1.8次，最多的1971年為6次。出現臺風最多的是8～9月。臺風往往帶來歷時長、強度大、雨區廣的連續暴雨，成為汛期降雨的最主要來源，並集中在每年的7～10月。臺風在島上登陸的地點90%左右是在東北至東南部，橫跨全島時，海口、寶橋、加積等地都同時發生較大降雨，若與南下的冷空氣遭遇對峙，則臺風雨量將大大增加。年受風災最大面積為120萬畝，受洪、潮威脅的耕地達50萬畝。
全島多年平均雨量為1758毫米，五指山東側有壹個多雨中心，中心圈的中平站最大雨量為5526毫米，而西部沿海地區如東方市年雨量僅702毫米，雨量年際變化相當大。年內分配亦有很大的集中性，非汛期(11月～次年4月)降雨量占全年雨量，東南沿海為20%～30%，西部沿海地區為10%，加上水面蒸發大，常易出現春旱。
洪水大多由臺風暴雨所造成，年最大洪峰壹般出現在7～10月，尤以9～10月出現次數最多，約占全年總次數的80%。洪水來勢兇猛，尤以西部地區更甚，其漲洪歷時僅占洪水總歷時的17%左右，但洪量集中，壹般三天洪量占壹次洪水總量的80%左右，約占徑流的10%，例如寶橋站1963年三天的洪量就占年徑流量的34.6%。
南渡江是島上最大的河流，發源於白沙縣南峰山，流向東北，斜貫島的北部，經儋縣、汀邁、定安、瓊山至海口市三聯村註入瓊州海峽。全長333.8公裏，流域面積7033平方公裏，河床坡降0.723‰，總落差703米。自發源地至加樂市，山巒疊嶂，中間有白沙、南豐、松濤等河谷小盆地。加樂市以下及大塘河、龍州河等支流為起伏和緩的臺地，河流沿岸為帶狀沖積平原。南渡江的出口——瓊州海峽，是由於地殼斷裂而陷落的狹長地帶。
南渡江最大的壹級支流龍州河，源頭建有雷公灘水庫和木色水庫，兩庫間的瀑布長年飛瀉，響聲如雷，已建成旅遊區。其下的臥龍山自古就有“臥龍山景觀十二絕”的美譽。
萬泉河位於島的東南部，發源於五指山林背村南嶺，上遊分南、北兩支。南支乘坡河(會樂水)為萬泉河的幹流，長109公裏，集水面積1387平方公裏，在合口嘴與北支大邊河(安定水)匯合後始稱萬泉河，經加積至博鰲港註入南海。全長163公裏，集水面積3683平方公裏，河床坡降3.2‰，總落差523米。幹流在斬旁嶺以上，大邊河在加興嶺以上，高山峻嶺，間有溝谷小盆地。以下至合口嘴水流在深山峽谷中，河床陡峻，灘險甚多。合口嘴至出海口，河床平緩，兩岸為沖積平原，河口呈葫蘆狀，港口如鉗，寬約100米。
昌化江發源於五指山北麓，北流經百花嶺瀑布後，折向西南流經樂東、寶橋西流入昌化港出海。全長232公裏，集水面積5150平方公裏，河床坡降5.5‰，總落差1272米。
海南島水力資源理論蘊藏量為107萬千瓦，可開發量87萬千瓦，年發電量為24億千瓦時。目前已開發53萬千瓦，年發電量14億千瓦時。全島海岸線長1725公裏，***有60多處港灣，最大潮差1.3～2.6米，平均潮差0.8～1.3米，13處潮汐資源蘊藏量為6.5萬千瓦，年發電量5.7億千瓦時。
新中國成立以來，海南島水資源開發利用與水利建設取得了巨大成就。南渡江親足口峽谷上的松濤水庫，是壹座以灌溉為主，兼有防洪、發電、供水、航運等功能的大型水利樞紐。水庫集水面積1496平方公裏，總庫容33.45億立方米，興利庫容20.83億立方米，年均供水量12.78億立方米。通過南豐輸水洞和總長5585公裏的各級渠道，連接著66座中小型水庫，組成統壹的灌溉系統，可灌溉海南島北部和西北部205萬多畝農田，占全島耕地的45%，並向10個縣、市供電。水庫湖面130平方公裏，點綴著大小不壹、形態各異的300多個島嶼，使松濤水庫成為璀璨奪目的“寶島明珠”。親足口壩址至九龍灘82公裏的峽谷中，有落差90米，規劃興建的葫蘆島、面前嶺和九龍灘三個梯級電站，總裝機3.1萬千瓦，年發電量1.429億千瓦時。
萬泉河上遊的牛喉灘峽建有牛路嶺水庫，集水面積1236平方公裏，總庫容7.79億立方米，正常水位105米，電站裝機8萬千瓦，於1979年投產運行。
昌化江中遊有廣壩跌水40米，在跌水之上興建了以發電為主、結合灌溉、供水的綜合利用的大廣壩水電站，總庫容17.1億立方米，最大發電水頭87米，裝機24萬千瓦，年發電量5.2億千瓦時，是海南省目前最大的水電站。它可灌溉東方、昌江兩市、縣農田50萬畝，在下遊利用戈枕攔河壩結合高坡嶺等水庫，可灌溉農田19萬畝，還可供東方市的八所鎮生活和工業用水。
全島現有大、中、小型水庫與蓄水工程2402座，有效灌溉面積350萬畝，占耕地面積的54.7%，抵禦20年壹遇洪潮水位的江海堤防***471.88公裏，捍衛耕地37.2萬畝，城鄉生活及工業供水2.39億立方米。