La Sierra está enclavada en las regiones hidrológicas 15 y 16, dentro de las cuencas de los ríos Ayuquila-Armería, Marabasco y Purificación. A lo interno, la Sierra se divide en 15 subcuencas en las que se presentan aproximadamente 2,440 corrientes. De éstas, sólo 34 son caudales permanentes: 18 en la parte norte y 16 en la sur. Sin embargo, los macizos montañosos de Cerro de En medio y Cerro Grande, por ser de naturaleza kárstica, no presentan cauces de agua superficiales, excepto por algunos arroyos intermitentes en las laderas.