Η κύρια υδρολογική λεκάνη του Υδατικού Διαμερίσματος Θεσσαλίας είναι η λεκάνη του Πηνειού, με έκταση περίπου 9.500 km2. Κυριότεροι παραπόταμοι του Πηνειού είναι προς τα νότια ο Ενιπέας, ο Φαρσαλιώτης, ο Σοφαδίτης και ο Καλέντζης, προς τα δυτικά-νοτιοδυτικά ο Πάμισος, και ο Πορταϊκός, και στο βόρειο μέρος ο Ληθαίος, ο Νεοχωρίτης και ο Τιταρήσιος. 

Η καταγραφή των κύριων ποταμών της ΛΑΠ Πηνειού και των κύριων λιμνών με το μήκος του ποταμού και την έκταση της λίμνης παρουσιάζεται παρακάτω :

Ποταμοί 

Πηνειός                               262 (km)     Ενιπέας                                  132  (km)     

Τιταρήσιος                             96             Ληθαίος                                   63              

Καλέντζης                             58              Σοφαδίτης                               56

Φαρσαλιώτης                         38              Νεοχωρίτης                             27        

Πάμισος                                25              Πορταικός                               24

Λίμνες

Τεχνητή λίμνη Σμοκόβου                  9,9  (km2)  

Σχετικό link : https://www.ypethe.gr/page/yie-smokovoy

Τεχνητή λίμνη Καρλας                    34,9

Σχετικό link : https://www.ypethe.gr/page/tamieytiras-karlas

Τεχνητή λίμνη Αργυροπουλίου         0,5

Σχετικό link : https://www.ypethe.gr/library/limni-argyropoylioy-piges-mati-tyrnavoy