Los ríos de la vertiente atlántica son largos y con cuencas extensas si atraviesan la Meseta y van a morir al Atlántico, como es el caso del Duero, el Tajo y el Guadiana.

La cuenca del Duero
El Duero es el principal río de la cuenca, se sitúa entre la cordillera Cantábrica al norte, la cordillera Ibérica al este y el Sistema Central al sur. Nace en los Picos de Urbión (cordillera Ibérica) y desemboca en Oporto (Portugal). Tiene un régimen fluvial pluvionival.

La cuenca del Tajo
El Tajo nace en la sierra de Albarracín, tiene al norte el Sistema Central, al sur los montes de Toledo y al este, la cordillera Ibérica. Desemboca en Lisboa (Portugal). Tiene un régimen fluvial pluvionival.

La cuenca del Guadiana
El Guadiana limita con los montes de Toledo al norte y Sierra Morena al sur. Nace en el Campo de Montiel y desemboca en el golfo de Cádiz. Tiene un régimen fluvial pluvial.

La cuenca del Guadalquivir
Se localiza en Sierra Morena al norte y en las béticas al sur. Nace en la sierra de Cazorla y desemboca en Sanlúcar de Barrameda (Cádiz) en forma de estuario. Tiene un régimen fluvial pluvionival.