Srdcem Křivoklátska protéká jeden z posledních říčních toků Čech a Moravy, který si zachoval svůj přírodní charakter. Je to řeka Berounka, nazývaná někdy též jako Černá řeka, nebo Stará řeka. Do CHKO vtéká v obci Zvíkovec-Kalinova ves (říční km 82) v nadmořské výšce 256 m a opouští oblast v Hýskově (km 39,5) ve výšce 223 m. Během svého průtoku Křivoklátskem posbírá řeka celkem sedmnáct levostranných a devatenáct pravostranných přítoků, převážně bystřinného charakteru. Mezi nejvýznamnější patří Zbirožský potok, Javornice, Oupoř, Tyterský Potok, Klucná, Rakovnický poto, Klíčava a Habrový potok. Část území je do Berounky odvodňována nepřímo říčkou Litavkou a potokem Loděnicí. Na území chráněné krajinné oblasti je zaznamenáno 340 vodních nádrží, z nichž největší je přehradní akumulační nádrž Klíčava s rozlohou 72,5 ha.