距今五千年前左右，原本一片汪洋的台北盆地海水退去，陸地、沼澤、淡水河系自此成型。
淡水河系是台灣第二大河川，三條主要支流（新店溪、大漢溪及基隆河）貫穿台北盆地，流域內人口聚居達五百萬人以上，工商業發達，是政治、經濟及文化中心。新店溪、大漢溪及基隆河上游更是自來水水源，中下游則成為排水集污之河道，與居民的生活關係極為密切。
淡水河支流：新店溪
淡水河支流：基隆河
大漢溪在江子翠會合新店溪後，成為淡水河本流。本流至關渡和基隆河匯流後，在淡水鎮油車口附近注入台灣海峽。主流長度（包括本流及大漢溪）為159公里。流域面積達2726平方公里，佔全台灣地區的7.6%。年平均流量66億立方公尺。年平均雨量2966公厘，大部份在五至十月間，只有基隆河例外，全年雨量分佈較為均勻。
淡水河流域包括台北市全部，台北縣絕大部份，和部份基隆市、桃園縣、新竹市及宜蘭縣，為台灣地區政治經濟文，人口密集，工商發達。目前由於公共建設如污水下水道，垃圾處理場等均感嚴重不足，肇致環境污染嚴重，水域水質惡劣，頗為國人深切關注。
大約三萬年前，自桃園入海的大漢溪及基隆入海的基隆河改道流進台北盆地，匯合形成淡水河流域。
第一大支流：大漢溪
大漢溪為淡水河第一大支流，發源於品田山及大霸尖山之北麓，最上游為塔克金溪，匯合薩克雅尖溪後成為馬里滴丸溪，再會高干溪，成為大漢溪。大漢溪流至三峽鎮，有三峽河及橫溪川支流，均會合於右岸，進入台北盆地後與新店溪會合於江子翠。三峽河則發源於熊空山，西北曲折流入大漢溪長23公里，流域面積137公里，為大漢溪大支流。
新店溪上游為南勢溪與北勢溪，北勢溪發源於棲蘭山，南勢溪發源於塔曼山、拳頭母山，均迂迥於山谷間，至新龜山而匯合。南勢溪共長四五公里，流域面積332平方公里；北勢溪長50公里，流域面積310平方公里。新店溪自新龜山附近會於安坑溪，又與鄰近景美溪會合。景美溪發玉桂嶺，後自木柵經過景美匯入新店溪，流域面積120平方公里，流長25.2公里。新店溪流過公館後即成為台北市的南界，到江子翠會入淡水河，在台北盆地內的長度約16公里。
基隆河發源於台北縣境之青桐山，自源頭至三貂嶺附近為上游，三貂嶺附近至南港附近為中游，南港附近以下為下游。基隆河由汐止附近進入台北盆地，本河流在台北盆地以內者長約34公里。
