Z hlediska vodstva je Pálava oblastí dvou extrémů. Po většinu roku zde panuje nedostatek vody způsobený dlouhými obdobími bez deště, naopak v období jarních povodní či přívalových dešťů je vody naopak nadbytek. Pravidelné zaplavování bylo typické zejména pro nivu Dyje, po výstavbě vodního díla Nové Mlýny (VDNM) a dalších vodohospodářských regulacích i celkovém suchu posledních let povodně prakticky vymizely.

Řeky a potoky

Celá oblast leží na pravém břehu Dyje, do níž je odvodňována Dunajovickým potokem, Klentnickým potokem a Včelínkem a jejich – často po většinu roku vyschlými – přítoky. Kvalita vody je negativně ovlivněna jak vypouštěním odpadních vod, tak splachy s polí a vinic.

Dunajovický potok odvodňuje část Pavlovských vrchů západně od hlavního hřebene Pálavy svými pravostrannými přítoky.

Klentnický potok odvodňuje severovýchodní část CHKO, vytéká z místa bývalého návesního rybníčku v Klentnici a ústí do svodného kanálu dolní zdrže VDNM. Většinu roku je ve své dolní části bez vody.

Povodí Včelínku odvodňuje jižní část CHKO. Tento potok pramení v Rakousku, přitéká na naše území jižně od rybníka Šibeník, do nějž ústí i Mikulovský potok. Včelínek dále pokračuje mimo území CHKO v těsné blízkosti státní hranice až k rybníkům Novému a Pod mlýnem, kterými protéká a po několika kilometrech ústí do rybníka Nesytu na počátku soustavy Lednických rybníků.

Nejvýznamnějším přítokem Včelínku je jeho levostranný přítok Mušlovský potok, který odvodňuje střední část CHKO. Pramení na lokalitě Pod starou horou. Větší část je regulována a protéká dvěma rybníky (Mušlovský horní a Mušlovský dolní). 

Novomlýnské nádrže na Dyji

Řeka Dyje a její celý vodní režim byly zásadním způsobem ovlivněny výstavbou vodního díla Nové Mlýny, a to i když část řeky tvořící hranici CHKO Pálava nebyla regulována. Tato stavba na jedné straně zajišťuje určitý stanovený minimální průtok v korytě Dyje (8 m3/s), na straně druhé vyloučila možnost pravidelných jarních záplav. Ty jsou proto, pokud je dostatek vody, uměle napodobovány, aby lužní ekosystémy v NPR Křivé jezero nezmizely.

Soustava tří vodních nádrží Nových Mlýnů je druhou největší vodní plochou v Česku po Lipnu. Pod hladinou nádrže zůstala ves Mušov (s výjimkou kostelíka), archeologická naleziště a také rozsáhlá oblast lužních lesů a luk s mimořádnou přírodovědeckou hodnotou. I přesto, že je zejména střední (Věstonická nádrž) významnou ornitologickou lokalitou, celkový vliv VDNM byl a je výrazně negativní.

Rybníky a jezera


Šibeník je průtočný rybník na Včelínku nedaleko Mikulova o rozloze 23 ha. Největší hloubka je 3,1 m. V osmdesátých letech byl rybník obnoven a při tom rozdělen na dvě části. Rybník se využívá k chovu ryb.

Nový rybník je průtočný rybník na soutoku Včelínku, Mušlovského a Rybničního potoka u Sedlce o rozloze 31 ha. Hloubka vody u hráze je 2,1 m. Rybník se využívá k chovu ryb.

Rybník Pod mlýnem (Sedlecký) je průtočný rybníček na Včelínku pod hrází Nového rybníka o rozloze cca 3 ha. Slouží ke sportovnímu rybolovu na udici.

Mušlovský horní rybník je průtočný rybník na Mušlovském potoce severně Sedlce o rozloze 3,7 ha. Hloubka vody u hráze je cca 3 m. I tento rybník se využívá k chovu ryb, především násady.

Mušlovský dolní rybník navazuje na Mušlovském potoce bezprostředně na Mušlovský horní rybník. Jeho rozloha činí 6,0 ha, poslední roky je ale zcela bez vody.

Jezero v lomu Janičův vrch vzniklo po ukončení těžby vápence povrchovým způsobem v roce 2004. Je syceno podzemní vodou, během těžby se ale průběžně odčerpávala. Rozloha vodní plochy mírně kolísá v závislosti na výšce hladiny podzemní vody a rychlosti výparu, běžně se pohybuje se v rozmezí 2,2-2,3 ha. Maximální naměřená hloubka je cca 10 m. V současné době hladina kvůli suchu klesá a jezero je po většinu roku rozděleno na dvě části.

Křivé jezero je slepým ramenem řeky Dyje pod hrází Dolní nádrže VDNM. Prozrazuje to mimo jiné jeho typický srpkovitý tvar.  

Podzemní vody

Podzemní vody jsou v celém území CHKO až na výjimky velmi málo vydatné. Výskyt a oběh podzemních vod v oblasti je podmíněný její geologickou stavbou a vlastnostmi hornin. 

Z hlediska akumulace podzemních vod jsou nejvýznamnější štěrkopísčité sedimenty údolních niv řeky Dyje a přilehlých nízkých teras. Tato štěrkopísčitá souvrství dosahují mocnosti zpravidla 4–6 m, jsou trvale zvodnělá se souvislou hladinou a nacházejí se zejména v severní části CHKO v údolní nivě řeky Dyje.

Ostatní podzemní vody na území CHKO nemají zdaleka takový význam. Pro zásobování některých obcí (Horní Věstonice, Pavlov, Klentnice, Perná, Bavory) vodou se využívají podzemní vody ve svahových sutích úpatí vápencových ker Pavlovských vrchů. Tyto vody se vyznačují kolísavou vydatností, vysokou tvrdostí a obsahem síranů.

Za zmínku stojí podzemní krasové jezero v jeskyni Turold u Mikulova. Nachází se v nejspodnější koncové části jeskyně a jeho hloubka silně kolísá, v průměru bývá méně než 1 m. V posledních letech jezírko částečně vyschlo. Naopak v letech 2003 a 2004 byl stav vody podstatně vyšší, nicméně příčinné souvislosti kolísání nejsou zcela jasné. Pravděpodobně souvisí s množstvím srážek na povrchu.