La red hidrográfica presente en el Parque hace parte de la cuenca del río Orinoco; tiene como principales tributarios colombianos los ríos Guaviare, Vichada, Tuparro, Tomo, Meta y Arauca.

Numerosos ríos y caños conforman el subsistema del río Tomo, dando lugar a numerosos meandros abandonados que forman lagunas de diferentes superficies.

Hay 12 lagunas relacionadas con el río Tomo; 42 con el río Tuparro; y 45 con el Caño Tuparrito.

La Laguna Guaipé, con una extensión promedio de 50 hectáreas, es considerada la más productiva del Parque, ubicada a 8 kilómetros del Centro Administrativo El Tomo.