El aumento de las precipitaciones y la presencia de nieves en las altas cumbres permiten el desarrollo de cursos de agua, cuyo régimen de alimentación es pluvionival. Esto condiciona el escurrimiento de agua durante todo el año.
En el altiplano de esta región existen grandes salares, como el de Pedernales y el de Maricunga, y algunas cuerpos lacustres, como la Laguna verde, Laguna Santa Rosa y Laguna del negro Francisco.
En cuanto a los ríos, en esta región destacan tres sistemas hidrográficos: la quebrada del Salado, el río Copiapó y el río Huasco.
- Quebrada del Salado: constituye el límite entre la hidrografía endorreica y exorreica. Tiene una longitud de 175 km y una hoya hidrográfica de 8.000 km2. Su cauce se presenta, generalmente, casi seco, pero en los meses del invierno altiplánico (enero-febrero) su caudal aumenta.
- Río Copiapó: posee una longitud cercana a los 150 km y una hoya de 18.407 km2. Su caudal es de 1,9 m3/s y sus principales afluentes son los ríos Jorquera, Pulido y Manflas.
- Río Huasco: tiene, aproximadamente, 200 km de largo y una cuenca de 9.960 km2. Nace de la unión de los ríos Tránsito y Carmen. Su caudal es mayor al del Copiapó con 3,25 m3/s

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