Mặc dù chỉ trong phạm vi một thành phố sông các sông của Hà Nội nằm trong hai hệ thống sông lớn là sông Hồng và sông Thái Bình. Tuy nhiên sự phân chia hệ thống sông này cũng chỉ là tương đối, vì trong  hệ thống sông Hồng cũng có nhiều chi lưu chia nước sang hệ thống ông thái Bình như sông Đuống, sông Bắc Hưng Hải, sông Luộc. Hệ thống sông suối Hà Nội được phân chia thành 4 nhóm chính dựa trên đặc trưng về lưu vực  hoặc tính chất của dòng chảy.

Nhóm đầu tiên là các sông suối thuộc dòng chảy chính của sông Hồng bao gồm sông Hồng, sông Đà và sông Đuống. Trong đó sông Hồng được hợp thành từ ba phụ lưu lớn là sông Thao, sông Đà và sông Lô. Đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội có chiều dài 130km, bắt đầu từ xã Phong Vân huyện Ba Vì và ra khỏi Hà Nội tại xã Quang Lãng huyện Phú Xuyên. Trong dòng chảy chính, sông Hồng được chia thành nhiều phân lưu, trong đó dáng kể nhất là sông Đuống, sông Đáy, sông Nhuệ... Tuy nhiên hiên chỉ còn sông Đuống, sông Đáy, sông Luộc là những phân lưu có dòng chảy tự nhiên phân chia nước từ sông Hồng sang sông Thái Bình.

Nhóm thứ hai là các sông suối thuộc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy. Lưu vực này nằm tách  biệt với sông Hồng bởi hệ thống đê được hình thành hơn 1000 năm qua. Lưu vực sông này gồm có 2 nhánh chính là sông Nhuệ là sông Đáy, ngoài ra còn các chi lưu khác là sông Tích, sông Hồng. Tuy nhiên từ khi thực dân Pháp đắp đập Phùng năm 1934 - 1937 thì sông Đáy không còn được nối với sông Hồng nữa. Đoạn sông Đáy từ đập Phùng tới Quốc Oai gần như trở thành dòng sông chết. Sông nhuệ đã từng là chi lưu của sông Hồng, nhưng do sự bồi đắp ở phần cửa vào nên sông này đã gần như bị suy thoái.

Nhóm thứ ba là hệ thống các sông chính ở nội thành Hà Nội, nằm trong hệ thống chung với trục chính là sông Tô Lịch và các chi lưu khác như sông Lừ, sông Sét. Các sông này có thể tự nhiên và nhân tạo, nhưng theo thời gian các sông này đã được cải tạo đáng kể, một số sông chỉ còn tồn tại như dạng kênh thoát nước của thành phố Hà Nội. Hiện nay, một số dòng sông nhỏ trong nội thành như sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Sét, sông Lừ vẫn còn có sự nhìn nhận chưa thống nhất giữa các nhà nghiên cứu, giữa tài liệu hiện nay với tài liệu trước đây. Chẳng hạn, trên bản đồ Hà Nội năm 1885, sông Kim Ngưu được vẽ chạy song song với đoạn đê La Thành từ Khâm Thiên đến ngã tư Ðại Cồ Việt, sau đó cũng chạy gần như song song với đường Ðại Cồ Việt về phía đông. Còn ở khu vực Ô Chợ Dừa, sông này được nối với hồ Xã Ðàn chảy về phía tây bắc theo hướng song song với đoạn Ðê La Thành tới Cầu Giấy. Hoặc có người lại cho rằng, sông Kim Ngưu là chi lưu của sông Tô Lịch.

Nhóm thứ tư là các sông thuộc hệ thống sông Cầu gồm sông Cầu, sông Cà Lồ và sông Ngũ Huyện Khê. Sông Cầu chảy qua Hà Nội dài khoàng 15km, là ranh giới giữa huyện Sóc Son - Hà Nội và huyện Hiệp Hòa tỉnh Bắc Giang. Ngoài ra sông Cầu còn có một phụ lưu nữa là sông Công, ranh giới tự nhiên giữa tỉnh Thái Nguyên và Hà Nội. Sông Cà Lồ cũng là một chi lưu của sông Cầu. Trong số các sông thì có lẽ sông Cà Lồ ít thay đổi nhất trong suốt hơn hai nghìn năm qua và là lần phân nhánh đầu tiên của sông Hồng. Dấu vết của nó ở gần sông Hồng hiện nay là các đoạn hồ, đầm lầy kéo dài ở huyện Yên Lạc và Vĩnh Tường (Vĩnh Phúc) hiện nay. Sau khi hệ thống đê được xây dựng kiên cố thì sông này đã không còn là hệ thống thoát lũ của sông. Hiện nay, sông Cà Lồ chủ yếu nhận nước từ các sông suối của tỉnh Vĩnh Phúc. Sông này có trắc diện thoải, khả năng thoát lũ kém. Ngũ Huyện Khê là một chi lưu của sông Đuống, nó bắt nguồn từ địa phận huyện Đông Anh,Hà Nội và chảy vào tỉnh Bắc Ninh tại Thị xã Từ Sơn. Cuối cùng, sông Ngũ Huyện Khê đổ vào sông Cầu tại xã Hoà Long, thành phố Bắc Ninh. Sông Ngũ Huyện Khê chảy qua 5 đơn vị hành chính cấp huyện, gồm: Đông Anh trên địa bàn Hà Nội; thị xã Từ Sơn, huyện Yên Phong, huyện Tiên Du và thành phố Bắc Ninh trên địa bàn Bắc Ninh.

 Có thể nói, sông ngòi Hà Nội từng tạo nên vẻ đẹp huyền thoại của vùng Thủ đô sông nước; giá trị vĩnh hằng của dòng chảy không chỉ bồi đắp cuộc sống con người, cân bằng sinh thái để phát triển bền vững mà còn gắn bó với văn hóa tâm linh hướng về cội nguồn… Tuy nhiên, theo thời gian, những tác động của con người đã làm thay đổi dòng chảy của các con sông. Điều này đã ảnh hướng không nhỏ đến đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội của chính người dân Thủ đô hôm nay.

Dương Minh