Slavkovský les má velmi hustou říční síť a výjimečné přírodní zdroje povrchové i podzemní vody. Celé území má značný význam nejen pro zásobování pitnou vodou pro velké sídelní útvary, ale zároveň jako rozsáhlá infiltrační zóna pro akumulaci podzemních vod a minerálních pramenů. V roce 1981 byla na území CHKO Slavkovský les vyhlášena Chráněná oblast přirozené akumulace vod s názvem Chebská pánev a Slavkovský les. Pro vodní režim oblasti mají zásadní význam rozlehlé lesní komplexy s nimi i rašeliniště, slatiniště, slatinné i rašelinné louky a dále podmáčené pcháčové i bezkolencové louky. Díky této unikátnosti byla i část území zapsána v roce 2012 na Seznam mokřadů mezinárodního významu pod názvem Pramenné vývěry a rašeliniště Slavkovského lesa.

Hydrologicky patří Slavkovský les převážné do povodí Ohře. Pouze jižní část oblasti náleží do povodí Mže a východní část oblasti náleží do povodí Střely. Nejvýraznějším rozvodím Slavkovského lesa je rozvodí mezi povodím řeky Ohře a řeky Teplé. Toto rozvodí je tvořeno pásmem nejvyšších vrcholů a náhorních plošin táhnoucích se z okolí Staré Vody a Kynžvartu směrem k severu přes Lesný (982,7 m n. m.), Lysinu (981,4 m n. m.), Hvězdici (843,6 m n. m.) k Rozhledům (845,4 m n. m.), přes Zaječí vrch (Hasentanz, 831,5 m n. m.), k východnímu okolí Krásna a Horního Slavkova na kótu 722,8 m n. m. a dále na Jelení vrch (643,3 m n. m.) a Vysoký hřbet (597,5 m n. m.) směrem k Doubí.

Páteřním tokem, který odvádí vody ze střední části CHKO, je řeka Teplá, která pramení v přírodní rezervaci Prameniště Teplé ve výšce 784 m n. m. severovýchodně od Mariánských Lázní a ve výšce 380 m n. m. se v Karlových Varech vlévá do Ohře. Nejprve teče východním směrem, rovinatým povrchem holoroviny, dále se stáčí k severu a postupně se řečiště zahlubuje. Významnými levostrannými přítoky Teplé jsou Pramenský potok s přítokem Mnichovského potoka, dále Dolský potok se Zlatým potokem. Významnými pravostrannými přítoky jsou Otročínský potok, Bečovský potok a Lomnický potok s přítokem Dražovského potoka. Celková délka řeky Teplé činí 65,1 km a plocha jejího povodí je 384,9 km².

Západní a severozápadní část území je odvodňována směrem do řeky Ohře významnými pravostrannými přítoky, jako je Lipoltovský potok, Velká Libava s přítokem Malá Libava, Lobezský potok a Dlouhá stoka s přítoky Čistý potok a Stříbrný potok. Jižní část oblasti (okolí Lázní Kynžvart a Mariánských Lázní) náleží do povodí Mže a potoky Jilmový a Ušovický stékají směrem do údolí Kosího potoka. Jen nepatrná východní část území Slavkovského lesa náleží do povodí Střely. Toto území je odvodňováno Útvinským potokem, Odolenovickým potokem a Přílezským potokem. 

 

Zvláštní kapitolou historie povrchových vod Slavkovského lesa je jejich využívání v období rozvoje hornické činnosti. Zejména doly v Horním Slavkově a přilehlém okolí potřebovaly dostatek vody, která však v blízkém okolí chyběla. Proto již od počátku 15. století postupně vznikala ojedinělá technická díla. V oblasti Špičáku (823,9 m n. m.) byla vybudována Puškařovská strouha (stoka) spolu se soustavou Komářích rybníků. Mnohem slavnější a známější je však Dlouhá stoka, která přivádí vodu z Kladského rybníka do Krásna.

Mezi nejvýznamnější vodní plochy na území CHKO Slavkovský les patří VD Mariánské Lázně, VD Podhora, VD Mnichov, VD Stanovice, VD Krásná Lípa a VD Březová. Tato vodní díla slouží převážně jako zdroj pitné vody pro spádové aglomerace. Přísný ochranný režim vytýčených PHO (pásem hygienické ochrany) odpovídá zájmům ochrany přírody na využití vodohospodářsky významných území.